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COMUNIDADE EUROPEIAFundo Social Europeu

Guia do Formando

CNC AvançadoCNC AvançadoCNC Avançado

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Guia do Formando

CNC AvançadoCNC AvançadoCNC AvançadoCNC AvançadoCNC Avançado

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Copyright, 1999Todos os direitos reservados

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Nenhuma parte desta publicação pode ser reproduzida ou transmitida por qualquer forma ou processosem o consentimento prévio, por escrito, do IEFP

Produção apoiada pelo Programa Operacional Formação Profissional e Emprego, co-financiado pelo Estado Português, epela União Europeia, através do FSE

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Título

Suporte Didáctico

Coordenação Técnico-Pedagógica

Apoio Técnico-Pedagógico

Coordenação do Projecto

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Maquetagem e Fotocomposição

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1.ª Edição

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MODULFORM - Formação Modular

CNC Avançado

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IEFP - Instituto do Emprego e Formação ProfissionalDepartamento de Formação ProfissionalDirecção de Serviços de Recursos Formativos

IEFP - Instituto do Emprego e Formação ProfissionalDepartamento de Formação ProfissionalDirecção de Serviços de Recursos Formativos

ISQ - Instituto de Soldadura e QualidadeDirecção de Formação

Alexandra Rodrigues

SAF - Sistemas Avançados de Formação, SA

ISQ / Cláudia Monteiro

OMNIBUS, LDA

BRITOGRÁFICA, LDA

BRITOGRÁFICA, LDA

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Portugal, Lisboa, Setembro de 1999

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CNC AvançadoCNC AvançadoCNC AvançadoCNC AvançadoCNC Avançado IG . 1IG . 1IG . 1IG . 1IG . 1

Índice Geral

ÍNDICE GERAL

I - FUNCIONAMENTO DE UMA MÁQUINA CNC

• Generalidades I.2

• Funcionamento da máquina-ferramenta I.3

• Sistemas de controlo das máquinas CNC I.4

• Resumo I.15

• Actividades / Avaliação I.16

II - INSTALAÇÃO E MONTAGEM DE PEÇAS E FERRAMENTAS

• Introdução II.2

• Montagem de peças II.2

• Montagem de ferramentas II.4

• Resumo II.9

• Actividades / Avaliação II.10

III - PARÂMETROS DE CONTROLO DA MÁQUINA

• Introdução III.2

• Optimização das condições de corte III.5

• Materiais para ferramentas III.8

• Material a maquinar III.8

• Resumo III.9

• Actividades / Avaliação III.10

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Guia do FormandoCNC AvançadoCNC AvançadoCNC AvançadoCNC AvançadoCNC Avançado


IG . 2IG . 2IG . 2IG . 2IG . 2

Índice Geral

IV - PÓS-PROCESSADORES

• Introdução IV.2

• Linguagens para programação em comando numérico IV.2

• Pós-processamento IV.3

• Programação de comando numérico por métodos gráficos IV.6

• Resumo IV.9

• Actividades / Avaliação IV.10

V - COMUNICAÇÕES COM MÁQUINAS DE COMANDONUMÉRICO

• Introdução V.2

• Interfaces V.2

• Comando numérico directo V.4

• Vantagens do comando numérico directo V.5

• Arquitectura do DNC em rede V.7

• Resumo V.8

• Actividades / Avaliação V.9

VI - OPERAÇÃO DE MÁQUINAS CNC

• Requisitos do operador VI.2

• Segurança VI.3

• Operações de máquinas CNC VI.4

• Resumo VI.12

• Actividades / Avaliação VI.13

VII - MANUTENÇÃO DE MÁQUINAS CNC

• A manutenção em geral VII.2

• A manutenção de máquinas CNC VII.2

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CNC AvançadoCNC AvançadoCNC AvançadoCNC AvançadoCNC Avançado IG . 3IG . 3IG . 3IG . 3IG . 3

Índice Geral

• Operações de manutenção usualmente requeridas emmáquinas de CNC VII.5

• Resumo VII.13

• Actividades / Avaliação VII.14

BIBLIOGRAFIA B.1

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Funcionamento de umaMáquina CNC

Funcionamento de uma Máquina CNCFuncionamento de uma Máquina CNCFuncionamento de uma Máquina CNCFuncionamento de uma Máquina CNCFuncionamento de uma Máquina CNC

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CNC AvançadoCNC AvançadoCNC AvançadoCNC AvançadoCNC Avançado I . 1I . 1I . 1I . 1I . 1

Funcionamento de uma Máquina CNC

OBJECTIVOS

No final desta Unidade Temática, o formando deverá estar apto a:

• Enumerar os elementos que fazem parte de uma máquina CNC;

• Identificar os elementos principais que fazem parte da máquina-ferramentapropriamente dita;

• Indicar a função do sistema de controlo e o que se deve controlar;

• Distinguir os sistemas de medição e dispositivos de leitura existentes, bemcomo os erros de leitura de cada um dos sistemas.

TEMAS

• Generalidades

• Funcionamento da máquina-ferramenta

• Sistemas de controlo das máquinas CNC

• Resumo

• Actividades / Avaliação

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Componente Científico-Tecnológica

Como já foi referido no módulo "CNC básico", pode dizer-se que uma máquinaCNC é composta, essencialmente, por dois elementos:

(i) - Máquina-ferramenta: executa as operações de maquinagem;

(ii) - MCU (Machine Computer Unity) - Unidade de Comando da Máquina: é aunidade que controla as operações, da qual faz parte o painel de comando quefunciona como interface entre o operador e a máquina.

Para além destes dois elementos, pode ainda considerar-se um terceiro:

(iii) - Programa ou instruções de maquinagem: são os códigos introduzidos naMCU, por forma a conseguir executar a peça.

(i) A máquina-ferramenta é, por sua vez, composta, essencialmente, por:

• Máquina-base: constituída por uma estrutura-base, barramentos, cadeiacinemática, carruagens, árvores, etc;

• Servomecanismos: asseguram os movimentos através de fusos de altaprecisão, accionados por motores eléctricos ou, eventualmente,servomecanismos hidráulicos (em máquinas de grande porte);

• Sistemas de leitura de deslocamento e de velocidades de deslocamento.

Fig. I.1 - Máquina-ferramenta de comando numérico

GENERALIDADES

Elementos de uma máquinaCNC

Elementos de uma máquina--ferramenta

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(ii) A MCU é a unidade que lê o programa de maquinagem introduzido, enviandoas instruções para a máquina-ferramenta propriamente dita e controlando todaa operação de maquinagem.

(iii) O programa é um conjunto de códigos que possuem um significado precisoe que, agrupados numa determinada sequência lógica, traduzem a execuçãoda peça.

Assim, para uma máquina ferramenta de CNC funcionar, é necessário elaborar umprograma em linguagem CNC, que defina a execução de determinada peça;introduzir o programa na MCU, através do painel de comando e pôr a máquina afuncionar por forma a obter-se a peça [obviamente, antes de pôr a máquina emfuncionamento é necessário colocar e fixar o material na máquina, bem como a(s)ferramenta(s) necessária(s) à execução da peça, no porta-ferramentas].

Numa máquina-ferramenta, são os movimentos relativos da ferramenta e peçaque produzem a forma da peça a obter, de acordo com os requisitos do desenho.

Durante a maquinagem, a peça ou a ferramenta (dependendo dos casos) édeslocada, através dos movimentos dos carros portadores das mesmas. Sãoos motores de accionamento de avanço, dos eixos da máquina, que provocamo movimento desses mesmos carros.

Mecanicamente, os componentes principais de uma máquina ferramenta são:máquina-base (estrutura, barramentos, cadeia cinemática, carruagens, árvores,etc.); servomecanismos, que asseguram os movimentos através de fusos dealta precisão com porcas de circulação de esferas (Fig. I.2), com pré-carga,accionados por motores eléctricos de corrente contínua ou passo-a-passo ou,eventualmente, servomecanismos hidráulicos, em máquinas de grande porte;sistemas de leitura de deslocamentos (Fig. I.3) e velocidades de deslocamento(Fig. I.4).

Fig. I.2 - Fuso e porcas de circulação de esferas

FUNCIONAMENTO DA MÁQUINA-FERRAMENTA

Funcionamento de umamáquina-feramenta

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Fig. I.3 - Sistema de leitura por intermédio de uma régua de deslocamento

Fig. I.4 - Sistema de leitura da velocidade de deslocamento

Os sistemas automáticos têm assumido uma importância crescente nodesenvolvimento das modernas tecnologias, uma vez que a sua aplicação ao

SISTEMAS DE CONTROLO DAS MÁQUINAS CNC

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controlo de processos de fabrico tem possibilitado acréscimos sensíveis deprodutividade, qualidade e flexibilidade.

Os sistemas de controlo automático são aplicados às máquinas-ferramentas,com a finalidade de controlar totalmente ou em parte as funções da máquina.

Algumas das principais funções a controlar são:

a) deslocamento do carro:

b) movimentos angulares, rotacionais, circulares e lineares da mesa;

c) paragem e início do movimento rotativo da árvore;

d) mudança da velocidade da árvore;

e) inversão da rotação da árvore;

f) velocidade de avanço do carro;

g) mudança de ferramentas;

h) introdução do óleo de corte.

O controlo do deslocamento dos carros deve ser efectuado com grande precisão,pois disso depende a obtenção das características geométricas da peça e oacabamento final desejado.

Em geral, são utilizados motores de corrente contínua para accionamento doavanço, podendo andar ou travar em ambas as direcções do movimento.

Os avanços ao longo dos eixos permitem obter a configuração da peça (Fig.I.5).

Estes sistemas mecânicos criam movimentos longitudinais, transversais e depenetração. Os movimentos podem ser executados pela ferramenta (no casodo torno) ou pela peça (no caso da fresadora).

Funções a controlar

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Fig. I.5 - Deslocamento linear em fresagem

De forma a impedir a danificação do sistema de avanço, no caso de colisõesindesejadas, em geral é acoplada uma embraiagem deslizante ao sistema.Assim, o carro pára automaticamente, caso atinja um obstáculo.

Na figura I.6, observa-se um sistema para gerar o avanço longitudinal da mesade uma fresadora. Os sistemas mecânicos têm de ter características de rigidez,suavidade e rapidez de acção. Tal é conseguido utilizando-se transmissõesroscadas com recirculação de esferas e patins com roletes.

Fig. I.6 - Sistema de transmissão de movimento para accionamento do avanço da mesa damáquina-ferramenta (mesa de trabalho)

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Através dos motores de accionamento do avanço dos eixos, são realizados osmovimentos dos carros. Durante a maquinagem, a peça ou a ferramenta sãodeslocadas através dos movimentos dos carros. Em máquinas CNC simples,com exigências menores de precisão, são também utilizados motores passo--a-passo nos accionamentos do avanço.

Estes motores têm uma rotação subdividida em passos fixos, correspondendo,a cada passo, um deslocamento elementar. Para cada impulso gerado no CNC,o motor roda um passo. Um determinado número de impulsos promoverá umdeslocamento bem definido. Para altas velocidades de maquinagem, hánecessidade de um binário elevado na partida e na frenagem, não sendo possívelmanter-se, com segurança, o número exacto de passos. Assim, a sua aplicaçãofica limitada a pequenos binários.

Uma peça fundamental na transmissão do movimento de rotação de qualquerum destes tipos de motores de accionamento de uma máquina CNC é atransmissão, por fusos, de esferas recirculantes. Esta transmissão é compostapor um fuso e uma porca, fixada no carro (Fig. I.7). O eixo é colocado emmovimento rotativo através do motor de accionamento, provocando o movimentoda porca no sentido longitudinal, a qual faz deslizar o carro correspondente e amesa de trabalho ao longo das guias da máquina.

Fig. I.7 - Ligação roscada com recirculação de esferas

A porca de esferas contém um sistema de esferas, sendo garantida umatransferência de força, isenta de atrito, do fuso aos carros. As duas metades daporca são pré-tensionadas uma contra a outra, podendo atingir-se, assim, umaalta precisão e repetibilidade nos movimentos dos carros, principalmente devidoà pequena folga nos fusos.

Os accionamentos de avanço estão ligados a um dispositivo de medição, quedetermina, com precisão, a posição de cada um dos carros móveis. Este sistema

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consiste, geralmente, numa escala e num sistema de medição, que lê a posiçãonessa mesma escala. Em função do tipo de escala, podem obter-se:

• Medições absolutas;

• Medições incrementais.

Na medição absoluta, é utilizada uma escala de medição codificada, a qualmostra, a cada momento, a posição exacta do carro em relação ao ponto zeroda máquina.

O campo de leitura da escala de medição estende-se pelo campo total detrabalho. A codificação da escala de medição é realizada em forma binária.Deste modo, o comando pode, em cada instante, determinar um valor numéricocorrespondente à posição do carro. Mesmo após uma interrupção de correntede alimentação, a medida de posição até à origem é mantida.

Fig. I.8 - Sistema absoluto de medição

Na medição incremental, é utilizada uma escala de medição, com uma simplesrégua graduada. Esta régua é composta, alternadamente, por áreas escuras eclaras.

O sistema de medição ou dispositivo de leitura, ao passar ao longo da escala(tem movimento solidário ao do avanço), conta o número de campos claros--escuros, calculando, assim, a posição actual do carro pela diferença em relaçãoà sua posição anterior (Fig. I.9).

Escalas absolutas eincrementais

Escala absoluta

Escala incremental

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Fig. I.9 - Sistema incremental de medição

Quando se faz a inicialização do sistema de controlo (arranque da máquina), ouquando haja uma quebra de corrente durante um trabalho, para assegurar ocorrecto funcionamento do sistema de medição, o carro deve ser conduzido auma posição, cuja distância ao ponto zero da máquina seja conhecida. Estaposição é designada por "ponto de referência".

Após este procedimento, o sistema de medição pode utilizar a escala da réguagraduada para realizar as medições de posicionamento.

Os sistemas incrementais podem, também, apresentar erros de leitura devidoà existência de sujidade nas réguas ou a campos electromagnéticos parasitas.

Tipos de sistemas de medição

A precisão dos dispositivos de medição influencia, directamente, a precisão doposicionamento e maquinagem da máquina. Estes sistemas de medição são,em geral, sistemas ópticos, que utilizam dois tipos de sensores:

• Rotativos, montados, ou no motor, ou sobre o fuso de cada eixo;

• Lineares, instalados, normalmente, na mesa, segundo os diferentes eixos.

Os sensores lineares conduzem a uma forma de leitura directa, em que a escalade medição está montada no carro ou na mesa da máquina. Imprecisões nosistema de transmissão mecânica do movimento não afectam a realidade daleitura.

O dispositivo de medição converte, assim, uma informação óptica num sinaleléctrico, o qual é enviado ao sistema de controlo (Fig. I.10).

Sistemas de medição rotativose lineares

Leitura directa

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Fig. I.10 - Leitura directa

No caso dos sensores rotativos, deparamo-nos com um sistema de leituraindirecta, onde o movimento da mesa é representado pela rotação de um discode impulso com uma escala circular. Neste caso, além da informação a enviarao controlo, é necessário converter o movimento circular no correspondentelinear, ou seja, os impulsos de rotação são transformados em movimentos docarro (Fig. I.11). Portanto, aqui não se mede o movimento da mesa, mas, sim,do órgão que lhe transmite o movimento. Eventuais desajustes entre oscomponentes mecânicos provocam uma leitura falsa.

Fig. I.11 - Leitura indirecta

Independente do facto de a leitura ser absoluta ou incremental, esta poderá serlida directa ou indirectamente.

Colocação dos dispositivos de leitura

Atendendo ao que foi referido atrás, é possível observar que o local de implantaçãodo sensor é bastante importante e pode conduzir a diferentes tipos de medição.

Leitura indirecta

Movimento linear a medir

Escala circular de medição(disco de impulso)

Eixo de esferas recirculantes(movimento circular)

Dispositivo de leitura

Movimento linear a medir

Dispositivo de leituraEscala linear de medição(régua de impulso)

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Analisando alguns casos, tem-se:

Sensores rotativos

Fig. I.12 - Sensor rotativo colocado no motor

Fig. I.13 - Sensor rotativo sobre o fuso

As soluções do sensor rotativo, colocado no motor e sobre o fuso, sãoimprecisas, pois, entre a posição medida e a posição efectiva, há a influênciados seguintes erros introduzidos pelos elementos mecânicos do equipamento:

• Erro do passo do fuso;

• Folgas fuso/porca;

• Dilatação do fuso devido ao equipamento;

Sensores rotativos

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• Elasticidade das engrenagens, chumaceiras e do sistema fuso/porca;

• Elasticidade do fuso sujeito a torção e tracção;

• Erro do passo das engrenagens.

Fig. I.14 - Sensor sobre a mesa

A situação do sensor colocado sobre a mesa é a melhor das até agora descritas,pois permite medir directamente o deslocamento da mesa, evitando os errosanteriormente referidos e estando somente sujeita ao erro do passo do conjuntoengrenagem / carreto-cremalheira que opera o sensor.

Sensores lineares

Fig. I.15 - Sensor linear colocado paralelamente à mesa

Sensores lineares

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A medição directa da posição da mesa por um sensor linear é a solução maisaconselhável, no entanto, o seu custo torna-a, por vezes, impraticável. Esteprocesso de medição só introduz erros inerentes ao próprio sensor (imprecisõesdos eixos e dos accionamentos, já que não têm nenhuma influência nosresultados das medições). É esta a solução a adoptar para máquinas de elevadaprecisão.

Sistemas mecânicos para o movimento de rotação

A árvore principal da máquina permite promover:

• A rotação da peça (em tornos);

• A rotação da ferramenta (em fresadoras, centros de maquinagem e engenhosde furar).

Fig. I.16 - Árvore principal - Torno

Fig. I.17 - Árvore principal - Fresadora

Árvore

Narizda árvore

Ferramenta

Tacómetro

Motor

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O accionamento da árvore pode ser feito através de motores de corrente alternaou por motores de corrente contínua. Dependendo do número deescalonamentos da caixa de engrenagens, poder-se-á dispor de uma vastagama de velocidades de rotação.

Na maioria dos casos, as árvores principais das máquinas de CNC sãoaccionadas por motores de corrente contínua, cuja velocidade de rotação podeser variada continuamente e sem escalonamentos. O programador pode, nestecaso, dentro de uma determinada gama de velocidades de rotação, utilizar avelocidade de rotação desejada.

Um outro componente muito importante da árvore principal é o nariz da árvore.Nele são montados, no caso dos tornos, a bucha ou o sistema de pinças paraprender a peça. No caso das fresadoras, o nariz da árvore já possui o alojamentopara o suporte da ferramenta.

Como se encontra disponível uma variedade muito grande de buchas eferramentas, o nariz da árvore possui, em geral, uma geometria normalizada.Assim, fica garantida a utilização de meios de fixação e ferramentas, de diferentesfabricantes.

Também já se viu, no módulo "CNC básico", que os movimentos dos carrosdevem ser referidos a um sistema de eixos X, Y e Z.

Para máquinas-ferramenta, com ferramentas rotativas (fresadoras, mandriladoras,máquinas de furar), o eixo Z é o paralelo ao eixo de rotação da ferramenta. Poroutro lado, para máquinas-ferramentas com a peça a trabalhar com movimentorotativo (torno), o eixo Z é o paralelo à direcção desse mesmo eixo de rotação.

As máquinas-ferramentas de CNC podem ser classificadas segundo o modocomo é controlada a trajectória da ferramenta:

1) Ponto a ponto: neste caso, a ferramenta (ou a mesa) move-se para umdeterminado ponto definido no sistema de coordenadas, não sendoestabelecido qual o caminho para aí chegar;

2) Linha recta: aqui, existe a possibilidade de a ferramenta se mover em linharecta no plano XY;

3) Contorneamento: neste caso, existe a possibilidade de se maquinaremtrajectórias mais complexas - circulares, helicoidais, elípticas, etc.

NOTA: Muitas vezes se refere o movimento da ferramenta, quando, na realidade,o que se move é a mesa (caso da fresadora). Tal acontece porque, em termosde programação, conta-se como sendo a ferramenta a mover-se. Por exemplo,o movimento da mesa para a direita é sinónimo a dizer-se que a ferramenta semoveu para a esquerda.

Tipos de trajectórias

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Nesta Unidade Temática, verificou-se que a máquina-ferramenta propriamentedita é composta, essencialmente, por:

• Máquina-base: constituída por uma estrutura-base, barramentos, cadeiacinemática, carruagens, árvores, etc.;

• Servomecanismos: asseguram os movimentos através de fusos de altaprecisão, accionados por motores eléctricos ou, eventualmente,servomecanismos hidráulicos (em máquinas de grande porte);

• Sistemas de leitura de deslocamento e de velocidades de deslocamento.

Constatou-se também, que os sistemas de controlo automático são aplicadosàs máquinas-ferramenta, com a finalidade de controlar todas ou parte das funçõesda máquina. Algumas das principais funções a controlar são: o deslocamentodo carro, os movimentos da mesa, paragem e início do movimento rotativo daárvore, mudança da velocidade da árvore, velocidade de avanço do carro, mudançade ferramentas, introdução do óleo de corte, etc.

São igualmente apresentados os sistemas de medição e leitura e os erros queestão associados a cada um destes sistemas.

RESUMO

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Componente Prática

1. Quais são os principais elementos que constituem uma máquina-ferramentade comando numérico?

2. Quais são as principais funções que devem ser controladas nas máquinasde comando numérico?

3. Complete as frases:

a) Os elementos que compõem basicamente uma máquina CNC são: a________________________________, que executa as operações demaquinagem, a _________, que controla todas as operações e, ainda, o_________________, que são as instruções de maquinagem.

b) A árvore principal das máquinas de comando numérico permite promovera rotação da peça no caso de um ___________, e a rotação da ferramentano caso de uma ____________________ e no caso dos engenhos de______________.

4. Estabeleça a diferença entre os sistemas de medição absoluta e incremental.

5. Identifique a diferença entre sensores lineares e rotativos. Qual deles permiteobter resultados mais precisos?

ACTIVIDADES / AVALIAÇÃO

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Instalação e Montagem dePeças e Ferramentas

Instalação e MontaInstalação e MontaInstalação e MontaInstalação e MontaInstalação e Montagggggem de Pem de Pem de Pem de Pem de Peças e Feças e Feças e Feças e Feças e Ferererererrrrrramentasamentasamentasamentasamentas

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CNC AvançadoCNC AvançadoCNC AvançadoCNC AvançadoCNC Avançado II . 1II . 1II . 1II . 1II . 1

Instalação e Montagem de Peças e Ferramentas

OBJECTIVOS


• Montar peças em tornos e fresadoras, tendo a noção de que a maneiracomo efectua a montagem pode condicionar o programa de maquinagem;

• Colocar as ferramentas nos porta-ferramentas, por forma a diminuir o tempode paragem para mudança das mesmas.

TEMAS

• Introdução

• Montagem de peças

• Montagem de ferramentas

• Resumo


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INTRODUÇÃO

MONTAGEM DE PEÇAS

Ao programar-se a execução de uma peça em comando numérico, um pontoimportante que se deve ter em conta ao definir a geometria da peça (ou seja, atrajectória da ferramenta) consiste no modo como o material em bruto foi fixadona máquina-ferramenta.

Os sistemas de fixação são constituídos por um equipamento mecânico,semelhante ao utilizado nas máquinas convencionais.

O número de funções relativas ao equipamento de fixação das peças controláveisnuma máquina CNC depende do modo como é realizada a alimentação damáquina.

Nos tornos, em geral, é simples, uma vez que a peça é montada no nariz daárvore do torno, sendo apertada por uma bucha (ver figura II.1).

Fig. II.1 - Montagem de peça no torno

As garras ou grampos da bucha, que servem para agarrar a peça, poderão serabertos e fechados através do programa CNC, fazendo actuar os dispositivoshidráulicos.

A ferramenta começará o desbaste na extremidade oposta àquela em que apeça foi presa.

É preciso ter em atenção a dimensão do material. O comprimento do materiala maquinar deve ser superior ao que se pretende para a peça, por forma a

Montagem de peças emtornos

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sobrar algum material junto à bucha, evitando, assim, que a ferramenta seaproxime demasiado e a danifique.

Nas fresadoras o processo é mais complicado, pois a peça tem de ser presa àmesa por peças de fixação apropriadas.

Se a peça for presa lateralmente (ver figura II.2), a fresa não poderá trabalharessas faces.

Fig. II.2 - Montagem de peça na mesa de uma fresadora

Uma alternativa, no caso de peças com furos ou com um furo central, consisteem prender primeiro a peça lateralmente e executar o(s) furo(s) e, depois, prendera peça à mesa através do furo, permitindo, então, maquinar as faces laterais(ver figura II.3).

Fig. II.3 - Montagem de peça numa fresadora, através de um furo central

Quando as dimensões e/ou complexidade das peças a maquinar o exigirem,poder-se-á recorrer a uma fresadora do tipo indicado na figura II.4.

Montagem de peças emfresadoras

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Fig. II.4 - Fresadora com duas mesas de trabalho

Esta fresadora possui duas mesas, que podem rodar. Deste modo, existe apossibilidade de montar uma peça numa das mesas, enquanto outra peça estáa ser maquinada.

Tanto a substituição da mesa como a sua rotação são operações realizadasautomaticamente.

A existência deste equipamento exige a programação das suas operações,assim como a correcta definição do seu posicionamento, a fim de evitar colisões.Além disso, são necessários sistemas de segurança adicionais para preveniralguns erros de programação que possam ocorrer.

Não esquecer que, sempre que se instala uma peça na máquina-ferramenta, énecessário informar o comando numérico do local onde a peça se encontra,nomeadamente, da origem do sistema de eixos da mesma.

Quanto às ferramentas, em geral, é necessário mais do que uma ferramentapara se obter uma peça completa.

Nas máquinas-ferramentas tradicionais, a operação de substituição dasferramentas era executada pelo operador da máquina.

Hoje em dia, as máquinas de CNC dispõem, geralmente, de equipamento dearmazenagem e substituição de ferramentas. No entanto, pode haver casosespecíficos em que estes elementos não existam.

MONTAGEM DE FERRAMENTAS

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A maioria dos tornos de comando numérico possui uma ou mais torres porta-ferramentas, que giram automaticamente em reacção a instruções previamenteprogramadas.

Estas torres têm o aspecto que se pode visualizar na figura II.5.

Fig. II.5 - Torre porta-ferramentas com possibilidade de colocação de 12 ferramentasdiferentes

Quando se executa o programa em CNC, é necessário definir o tipo de ferramentaque vai executar cada um dos perfis da peça.

Pode ser necessário uma ferramenta para abrir rosca, outra para efectuar ranhurasou caixas, outra para desbaste e facejar, etc.

Então, há que escolher as ferramentas (em termos de geometria, dimensão ematerial de que são feitas) e colocá-las no porta-ferramentas, em determinadasposições (endereços), antes de se começar a executar a peça. No programa,há referência sobre quando se deve mudar de ferramenta e qual o endereço doqual ela deve ser retirada (ver Unidade Temática IV - Códigos de Ferramentas).

Após recebida a informação de mudança de ferramenta, a torre roda atéposicionar a nova ferramenta na posição desejada. Deve haver o cuidado decolocar as ferramentas de uma forma lógica (sequencial), com o intuito dediminuir o tempo de paragem para mudança das mesmas (ver figura II.6).

Torre porta-ferramentas

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Fig. II.6 - Colocação de ferramentas nas torres

Adicionalmente, os tornos podem possuir um armazém de ferramentas paraabastecer as torres com as mesmas.

As torres porta-ferramentas podem ter várias formas distintas, como sejam:

• disco;

• tambor;

• cónica;

• etc.

O mesmo acontece em relação às fresadoras. Em geral, é necessário mais doque uma ferramenta para executar uma determinada peça.

• Fresa de topo, para abrir rasgos;

• Fresa de facejar, para desbaste lateral.

De modo idêntico aos tornos, estas ferramentas devem ser colocadas no porta--ferramentas, num determinado endereço, sendo chamadas quando tal é indicadono programa.

Caso não exista porta-ferramentas, as ferramentas terão de ser colocadasmanualmente, sempre que necessário.

Exemplo II. 1

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No caso dos centros de maquinagem, em geral, existe um carrocel deferramentas (ver figura II.7).

Fig. II.7 - Porta-ferramentas de um centro de maquinagem

Nestes casos, a substituição não é tão simples.

Tal como se vê na figura II.7, existe um braço giratório com duas garras nasextremidades.

Quando é recebida informação para mudança de ferramenta, o carrosselmovimenta-se para colocar a ferramenta desejada em posição que o braço aalcance. Este agarra a ferramenta para a próxima operação, o mesmoacontecendo com a que findou a sua tarefa. O braço, então, gira em torno doseu eixo, colocando a ferramenta nova em posição de trabalho e o carrosselmovimenta-se por forma a colocar-se na posição certa para receber a ferramentautilizada.

NOTA:

Quando se utiliza mais do que uma ferramenta durante a maquinagem e amudança de ferramenta é automática, existe a necessidade de se criar umficheiro de ferramentas (que é introduzido na MCU), onde conste:

• Nº da ferramenta;

• Endereço da ferramenta (local em que se encontra);

• Diâmetro da ferramenta;

• Comprimento da ferramenta.

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II . 8II . 8II . 8II . 8II . 8



Se esta informação não existir, o comando numérico não sabe onde ir buscar aferramenta indicada no programa.

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Nesta Unidade Temática, verificou-se que, nos tornos, a peça é montada nonariz da árvore do torno, sendo apertada por uma bucha.

Nas fresadoras, a montagem é mais complicada, pois a peça tem de ser presaà mesa por peças de fixação apropriadas. Uma solução frequente, no caso depeças com furos, é prender primeiro a peça lateralmente e executar o(s) furo(s)e, depois, prender a peça à mesa através do furo, permitindo, então, maquinaras faces laterais.

Quanto às ferramentas, em geral, é necessário mais do que uma para se obteruma peça completa. A maioria dos tornos e fresas de comando numérico possuiuma ou mais torres porta-ferramentas, que giram automaticamente emconsequência das instruções previamente programadas.

No caso dos centros de maquinagem, em geral, existe um carrocel deferramentas.

RESUMO

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II . 10II . 10II . 10II . 10II . 10


Componente Prática

1. Qual é a importância dos sistemas de fixação das peças nas máquinas-ferramentas de CNC?

2. Refira a importância dos sistemas automáticos de mudança de ferramentasnas máquinas-ferramentas de CNC.


a) Num torno, a peça é presa no _______ da árvore, sendo fixa através deuma _________.

b) A maioria dos tornos de CNC possui uma ou mais ________ porta--ferramentas, que giram automaticamente em reacção a instruções doprograma.

c) As ferramentas devem ser colocadas na torreta do torno, de uma forma____________________.

d) Os centros de maquinagem, em geral, possuem um ________ onde secolocam as ferramentas.

e) Nos sistemas de suporte das ferramentas dos centros de maquinagem,existe um _________ giratório, que roda por forma a retirar a ferramentaantiga e repor uma nova.

4. Considere a peça da figura seguinte.


R 15

R 20

x

y

1280

100

R 20

20

3010

20

30 30

20

60

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Componente Prática

Pretende-se executar esta peça numa fresadora de CNC. Assim sendo:

• Desenhe, esquematicamente, a montagem do material em bruto na mesada máquina, tendo em atenção as operações de maquinagem que terãode se efectuar para se obter a peça com a geometria desejada.

• Indique que operações efectuaria em cada fase.

• Escolha, ainda, as ferramentas (tipo e dimensão) necessárias para cadaoperação.

O material em bruto tem as dimensões de 70 x 100 [mm].

5. Considere a peça da figura seguinte.

Pretende-se executar esta peça num torno de CNC. Esquematize amontagem do material em bruto na mesa da máquina, tendo em atenção asoperações de maquinagem que terão de se efectuar para se obter a peçacom a geometria desejada. Escolha, também, as ferramentas necessáriaspara cada operação.

O varão em bruto tem um comprimento de 60 mm e um Ø = 60 mm.

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Parâmetros de Controloda Máquina

Parâmetros de Controlo da MáquinaParâmetros de Controlo da MáquinaParâmetros de Controlo da MáquinaParâmetros de Controlo da MáquinaParâmetros de Controlo da Máquina

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CNC AvançadoCNC AvançadoCNC AvançadoCNC AvançadoCNC Avançado III . 1III . 1III . 1III . 1III . 1

Parâmetros de Controlo da Máquina

OBJECTIVOS


• Conhecer as principais condições de corte das máquinas-ferramentas;

• Indicar os factores de que dependem as condições de corte das máquinas--ferramentas;

• Elaborar programas para máquinas CNC, que incluam selecção deferramentas e de parâmetros de corte.

TEMAS

• Introdução

• Optimização das condições de corte

• Materiais para ferramentas

• Material a maquinar

• Resumo


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III . 2III . 2III . 2III . 2III . 2



Além das características geométricas da peça a fabricar (trajectórias, sistemade eixos, compensações), há também que estabelecer as condições de corte,tais como:

• Avanços;

• Profundidade do corte;

• Velocidade de rotação;

• Lubrificação.

O estabelecimento destas condições é da responsabilidade do programador,sendo de vital importância na qualidade final das peças obtidas.

O estudo das condições de corte é um assunto extenso e profundo, sendonecessário um conhecimento teórico grande da questão e um trabalho práticocontínuo para se conseguir definir, de forma precisa e correcta, as melhorescondições de corte para um determinado caso.

O corte por arranque de apara é um processo tecnológico de alteração deforma, através da remoção de material necessário à obtenção de um componentecom uma determinada geometria. Esta remoção tem de ser feita de formacorrecta, caso contrário a peça não será produzida com as característicaspretendidas e a qualidade desejada.

As variáveis (parâmetros) que são necessárias controlar numa máquina-ferramenta de CNC, para obter uma peça, são:

• v - velocidade de corte (rot/min)

• a - avanço (mm/rot)

• p - profundidade (mm)

A velocidade de corte, ou seja, a velocidade com que a árvore (ferramenta oupeça) roda, é um parâmetro muito importante.

Há que ter em atenção que, à medida que a velocidade de corte aumenta,aumenta também a temperatura e a taxa de desgaste da ferramenta.

Há ainda que ter em atenção a dureza da ferramenta, pois, quanto menor fora adureza do material da ferramenta, maior será a abrasão mecânica e, portanto,maior será o seu desgaste. A ferramenta tem de ter uma dureza sempre superiorà dureza do material a maquinar, se não é ela que é desgastada e não a peça.

INTRODUÇÃO

Condições de corte

Variáveis a controlar

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Com a utilização de lubrificantes no corte por arranque de apara, pretende-seatingir, directamente, dois objectivos:

1. Reduzir o coeficiente de atrito;

2. Baixar a temperatura, através da acção refrigeradora.

Estes aspectos permitem aumentar a duração da ferramenta ou a velocidadede corte (sem a diminuição do tempo de vida da ferramenta). Como vantagensadicionais, acrescentam-se a melhor qualidade da superfície obtida, ou seja, amenor rugosidade superficial, dado que há uma maior regularidade na formaçãoda apara e maior facilidade de a remover. No entanto, há que ter em atençãoque pode haver casos em que seja preferível o corte "a seco". Isto dá-se,principalmente, quando não se consegue assegurar uma lubrificação regular,implicando que possa haver quedas súbitas de temperatura e,consequentemente, apareçam, na peça, tensões térmicas inconvenientes.

O lubrificante a utilizar deve:

• Apresentar um bom poder lubrificante;

• Possuir boa capacidade de arrefecimento;

• Demonstrar boa penetração;

• Ter transparência;

• Não atacar a máquina, a ferramenta ou o operador;

• Proteger a peça contra a oxidação;

• Ter estabilidade física e química;

• Não produzir fumos;

• Não ser combustível à temperatura de trabalho.

Quanto ao avanço, poderia haver a tentação para aumentar o mesmo, de modoa reduzir o tempo de fabrico. No entanto, há que ter em atenção que a espessurada apara é proporcional ao avanço e que, à medida que o avanço aumenta, aforça de corte também aumenta. Verifica-se, ainda, que o aumento da espessurada apara implica um aumento da irregularidade da mesma, o que significa umpior acabamento superficial.

Dever-se-á, ainda, ter em atenção que existe um valor mínimo de espessura,abaixo do qual não se pode trabalhar, pois, nesse caso, a ferramenta não corta,limitando-se a deformar ou esmagar o material, havendo um rápido desgaste daferramenta.

Objectivos dos lubrificantes

Características de umlubrificante

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Em relação à profundidade do corte, este também não pode ser efectuado dequalquer forma. Por exemplo, se for necessário efectuar-se um desbaste de5 mm de material e a fresa que se estiver a utilizar só tiver 2 mm de raio, taldesbaste não será possível de realizar numa só passagem. O desbaste deveser gradual, efectuando-se tantas passagens quantas as necessárias, até seobterem as dimensões desejadas. A profundidade em cada corte dependerá dadureza do material da peça, bem como da dureza e dimensão da ferramenta.Deve-se ter em atenção que a espessura da apara produzida não deverá serdemasiado espessa, mas também não convém que seja demasiado fina.

Há que ter em atenção que, normalmente, a geometria de uma peça não seconsegue efectuar numa só passagem.

Assim, a maioria das vezes, faz-se um primeiro desbaste grosseiro (retirandoaparas de maiores dimensões) e, posteriormente, um corte mais preciso parase obterem as dimensões desejadas.

Por exemplo, observe-se a figura III.1.

Fig. III.1 - Peça para ser executada ao torno

Para se obter esta peça ao torno, retirar-se-ão, numa primeira fase, aparasmaiores, de uma forma linear (parte a tracejado), sem realizar os raios de curvaturaindicados no desenho (desbaste grosseiro). Posteriormente, retirar-se-á omaterial remanescente, utilizando-se os códigos de interpolação circular, demodo a se obterem as curvaturas desejadas de forma precisa.

De modo idêntico, trabalhar-se-á na fresadora.

Existem, no entanto, casos em que, com uma só passagem, se consegueobter a geometria pretendida.

profundidadedo

corte

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Deve salientar-se, desde já, que as condições mais económicas de corte nuncasão as que correspondem à maior velocidade de corte. Também não sãocondições mais económicas as condições de corte que correspondem a tiraraparas com maior secção.

Para definir os parâmetros de corte, utilizam-se, normalmente, tabelas e ábacos,devendo, porém, tomar-se os valores nelas indicados somente como primeiraaproximação, sendo necessário efectuar ajustamentos devido a particularidadesdo processo, como a rigidez da máquina, o aperto e a existência de choques.

A escolha das ferramentas a utilizar e as condições da sua utilização deve terem atenção os seguintes factores:

• Material da peça a cortar;

• Geometria da peça;

• Precisão e qualidade superficial pretendida.

Há, então, que seleccionar:

• As ferramentas a utilizar, atendendo a:

• dimensões

• geometria

• material de que são feitas;

• Condições de corte (indicadas pelas tabelas das ferramentas)

Na figura III.2, apresenta-se uma peça feita ao torno, em que são necessáriasvárias ferramentas.

OPTIMIZAÇÃO DAS CONDIÇÕES DE CORTE

Escolha das ferramentas

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Fig. III.2 - Exemplo de execução de peça ao torno

Em função de cada ferramenta, há que consultar as tabelas dos fabricantes,que fornecem algumas recomendações, como por exemplo, o avanço máximorecomendado.

A selecção da qualidade do material da ferramenta é um dos parâmetros maisimportantes do corte por arranque de apara, havendo tabelas que apresentamos campos de aplicação típicos de alguns materiais para ferramentas, bemcomo gamas de velocidades de corte em que cada um deles é utilizável.

Na Tabela III.1, apresenta-se um exemplo de uma destas tabelas.

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Tabela III.1 - Selecção da ferramenta e parâmetros de corte

Para se obter as condições de corte mais económicas, deve maximizar-se aprofundidade de corte (dentro dos limites indicados), aumentar, a seguir, o avançoe, só depois, optimizar a velocidade de corte.

Velocidade de avanço [m m/min]0 30 60 120 180 245 305 610 915 1220 1525 1830 2135 2440 Operação Material da peça

Desbaste, Ligas de alumínio não-ferrosas

PCD Sem i-acabamento Materiais não-m etálicos

acabamento

Desbaste, Ferros cinzentos m aleáveis

Nitreto de silicio Sem i-acabamentoacabamento

Desbaste, Ligas para altas tem peraturas

Cerâm icos reforçados Sem i-acabamento Aços durosacabamento

Desbaste, Ferro, aço

Cerâm icos Sem i-acabamento Metais sinterizadosacabamento

Desbaste, Ferro e aço de dureza superior a 40 HRC

CBN Sem i-acabamento Ferro cinzento perlitico de dureza inferior acabamento a 30 HRC

Desbaste, Ligas para altas tem peraturas

Carbonetos triplam ente revestidos Sem i-acabamento Aço m acioacabamento

Desbaste, Aço, ferro

Carbonetos revestidos a cerâm icos Sem i-acabamento Aço m acioacabamento

Sem i-acabamento Aço, ferroCermets acabamento Aço m acio

Desbaste, Aço, ferro

Carbonetos revestidos Sem i-acabamento Aços com niquelacabamento Aço m acio

Desbaste, Aço, ferro, titanio

Carboneto de tungstén io Sem i-acabamento Ligas para altas tem peraturasacabamento Aço m acio

Desbaste grosseiro Ferro e aço

HSS revestido Desbaste Aço m aciosem i-acabamento

Desbaste, Aços e ferro

HSS Sem i-acabamento Ligas para altas tem peraturasacabamento Aço m acio

- Uso ocasional- G ama de veloc idades m ais aconselhadas- Velocidades atingidas no corte de m ateriais não-ferrosos

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Os materiais para ferramentas devem combinar, entre outras características,uma elevada resistência à deformação, elevada resistência ao desgaste a frio ea quente e uma tenacidade (resistência ao choque) adequada às intermitênciasou descontinuidades do corte. Estas condições não podem ser todas satisfeitaspor um único material, uma vez que, por vezes, são contraditórias. O material(para ferramentas) que conjugasse todas estas características dir-se-ia ideal.Na ausência de um material "perfeito", tem de se seleccionar aquele que tenhaas melhores características para o caso em questão.

Quanto ao material a maquinar, as características mais importantes a ter ematenção são as indicadas na tabela III.2.

Tabela III.2. Influência das características do material a maquinar

MATERIAIS PARA FERRAMENTAS

MATERIAL A MAQUINAR

Característica Influência

Tensão de rotura ao corte

Alongamento

Grau de encruamento

Abrasividade

Coeficiente de atrito contra aferramenta

Composição química

Homogeneidade e isotropia

Força ao corte, temperatura edesgaste

Tipo de apara, vibrações

Tipo de apara

Desgaste

Micro-soldaduras

Qualidade da peça

Regularidade no corte,vibrações

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Nesta Unidade Temática, verificou-se que o estabelecimento das condições decorte é da responsabilidade do programador, sendo de vital importância naqualidade final das peças obtidas.

Essas condições a definir são os avanços, a profundidade do corte, a velocidadede rotação e a lubrificação.

São analisadas cada uma destas condições, qual a sua importância econsequência na qualidade das peças obtidas.

É, ainda, feita uma análise do tipo de ferramentas a utilizar (material de que sãofeitas) e do material a maquinar.

RESUMO

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Componente Prática

1. Quais os parâmetros que são necessários controlar, numa máquina--ferramenta, para se obter uma peça adequada?

2. Que objectivos principais se pretendem atingir com o uso de um lubrificante?


a) O material da ferramenta deve ser ________duro que o do material amaquinar, caso contrário a ferramenta desgasta-se.

b) Quando aumenta a velocidade de corte, a temperatura _____________.

c) Um lubrificante deve ter ______ capacidade de arrefecimento, ______penetração, ____________ a peça contra a oxidação e à temperatura detrabalho ____________ combustível.

4. Ao escolher a ferramenta para maquinar uma peça, nomeie os factores quelevaria em conta.

5. Considere a peça apresentada na figura seguinte.

Elabore o programa de maquinagem necessário para efectuar a fresagemdos rasgos indicados no desenho, num bloco de material base. Indique, àfrente de cada bloco do programa, o significado desse mesmo bloco.

O rasgo a efectuar tem uma profundidade de 3 mm e uma largura de 10 mm.

O material base é uma liga de titânio.


80

20 20 20

20 20

40 40

R5

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Componente Prática

Consulte uma tabela de ferramentas e escolha o material da ferramenta,bem como as velocidades de trabalho mais adequadas.

Indique, claramente, qual o ponto zero da peça e o diâmetro da ferramentaque vai utilizar.

Sugestões:

• Considere que o material base já tem as dimensões de contornopretendidas;

• Ignore o modo de fixação da peça à mesa.


O material de base tem as dimensões: 80 mm x 100 mm

A espessura da peça é h = 5 mm

As caixas têm uma profundidade de 2,5 mm.

Utilizando somente os códigos de movimento para definição da geometriada peça, elabore um programa de maquinagem. Ignore o modo de fixaçãoda peça à mesa. À frente de cada bloco, indique o seu significado.

Sugestão: realize 2 passagens em profundidade para obter o contorno, umade 2.5 mm e a outra de mais 2.5 mm.

R 15

R 20

x

y

1280

100

R 20

20

3010

20

30 30

20

60

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Componente Prática

7. Atente na peça apresentada na figura seguinte.

O material a maquinar é latão e o varão tem um comprimento de 60mm e um∅ = 60 mm.

Utilizando somente os códigos de movimento para definição da geometriada peça, elabore um programa de maquinagem. À frente de cada bloco,indique o seu significado.

8. Considere a peça apresentada no exercício n.º 6.

Complete o programa realizado nesse exercício, inserindo, agora, os códigosde comando. Para tal, terá de determinar as velocidades de avanço, derotação da árvore e a profundidade de cada corte. Tome em atenção asferramentas que terá de utilizar e a sua respectiva mudança. À frente decada bloco do programa, indique o seu significado.

9. Considere a peça apresentada no exercício n.º 7.

Complete o programa realizado nesse exercício, inserindo agora os códigosde comando. Para tal, terá de determinar as velocidades de avanço, derotação da árvore e a profundidade de cada corte. Tome em atenção asferramentas que terá de utilizar e a sua respectiva mudança. À frente decada bloco do programa, indique o seu significado.

10.Pegando no exercício n.º 8, complete-o, agora, com os códigos deprogramação que faltam. Ou seja, os códigos para definição de escalas,para definição da origem e os de compensação de ferramentas. À frente decada bloco, indique o seu significado.


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Componente Prática

Elabore o programa de maquinagem, escolhendo os melhores parâmetrose lubrificação.

12. Atente na peça apresentada na figura seguinte. Elabore o programa demaquinagem, escolhendo os melhores parâmetros e lubrificação.

R 5

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Pós-Processadores

Pós-ProcessadoresPós-ProcessadoresPós-ProcessadoresPós-ProcessadoresPós-Processadores

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CNC AvançadoCNC AvançadoCNC AvançadoCNC AvançadoCNC Avançado IV . 1IV . 1IV . 1IV . 1IV . 1

Pós-Processadores

OBJECTIVOS


• Identificar uma linguagem de programação de comando numérico em sistemasde fabricação integrados por computador;

• Descrever o que é o pós-processamento e o porquê da sua necessidade;

• Enumerar as cinco secções constituintes do pós-processador;

• Enunciar as facilidades da programação do comando numérico por métodosgráficos e as suas etapas de programação.

TEMAS

• Introdução

• Linguagens para programação em comando numérico

• Pós-processamento

• Programação de comando numérico por métodos gráficos

• Resumo


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IV . 2IV . 2IV . 2IV . 2IV . 2

Pós-Processadores


A linguagem de programação do comando numérico permite gerar um programade computador, o qual processa toda a informação necessária para definir asdiversas posições da ferramenta durante a maquinação.

As instruções de um programa de comando numérico dividem-se,essencialmente, em quatro tipos:

a) Comandos geométricos: definem a geometria dos elementos que descrevemo componente ou peça a maquinar;

b) Comandos de movimento: são utilizados para definir concretamente astrajectórias das ferramentas;

c) Comandos auxiliares: são instruções usadas para identificação dasferramentas, tolerâncias, etc.;

d) Comandos de pós-processamento: são aplicados a uma dada máquina--ferramenta e a um comando numérico específico e servem para definir asvelocidades de corte, de avanço, de rotação da árvore e, ainda, para comandaroutras funções.

É sobre este último tipo de instruções e suas actividades envolventes que sevai falar com mais detalhe nas próximas páginas.

Existem várias linguagens para a execução de programas de comando numéricopor computador. As mais utilizadas nos Sistemas de Fabricação Integrada porComputador são:

APT (Automatic Programmed Tools)

Esta linguagem foi desenvolvida em 1956, sendo, hoje em dia, a mais utilizadanos Estados Unidos. Permite a programação do comando numérico porcomputador em posicionamento e em contorneamento, até 5 eixos.

ADAPT (Adaptation of APT)

Desenvolvida a partir da linguagem APT, pela IBM, é utilizada em pequenoscomputadores,ao contrário da APT, que apenas permitia o processamento emsistemas de grande porte e custo, tornando inviável a sua utilização em pequenasindústrias.

INTRODUÇÃO

LINGUAGENS PARA PROGRAMAÇÃO EM COMANDO NUMÉRICO

Tipos de instruções de umprograma de comandonumérico

Linguagens de programaçãode comando numérico maisutilizadas

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Pós-Processadores


EXAPT (Extended subset of APT)

Baseado na linguagem APT, foi desenvolvido na Alemanha Federal, em 1964,um processador composto inicialmente por 3 módulos: EXACT I, paraposicionamento e controlo paraxial (furação e fresagem segundo um eixo),EXACT II, para torneamento e EXACT III, para operações de contorneamento.Uma característica particular desta linguagem é a possibilidade de os programasacederem a um banco de dados de maquinagem, o qual permite o cálculoautomático das velocidades de corte e avanços.

UNIAPT

Esta linguagem representa uma nova tentativa de adaptar a linguagem APT aospequenos computadores.

SPLIT (Sundstrand Processing Language Internally Translated)

Este sistema de programação de comando numérico, dedicado exclusivamenteàs máquinas-ferramentas da marca Sundstrand, aplica-se ao posicionamentoem 5 eixos e contorneamento. A sua característica principal consiste no factode o pós-processador fazer parte integrante do programa.

COMPACT II

Esta linguagem de comando numérico assemelha-se, em alguns aspectos, aosistema SPLIT. No entanto, a sua utilização é possível em sistema de rede,tornando-se acessível, por isso, a vários utilizadores. O programador introduzos dados num terminal remoto e recebe a listagem elaborada pelo computador.

PROMPT

Trata-se de uma linguagem interactiva, utilizada na programação de tornos,centros de maquinagem, punçonadoras e máquinas de oxicorte.

CINTURN II

Linguagem de programação de alto nível, orientada para tornos CNC.

O processamento é uma fase anterior ao pós-processamento, na qual oprogramador do comando numérico informa o processador da geometria dapeça a maquinar, da sequência de movimentos, das ferramentas a utilizar e dequais as condições de corte.

Na posse destes dados, o processador calcula as trajectórias das ferramentas,tomando em linha de conta as compensações a efectuar em função das

PÓS-PROCESSAMENTO

Pós-processamento

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IV . 4IV . 4IV . 4IV . 4IV . 4

Pós-Processadores


dimensões das ferramentas. É, assim, gerado um ficheiro que contém alocalização das posições que o eixo de cada ferramenta (para o caso dasfresas) vai tomando em torno da geometria da peça a maquinar.

Este ficheiro, normalmente designado por CLFILE, servirá de fonte a um programade pós-processamento, que é característica de cada comando numérico e quegerará a listagem compatível.

Por exemplo, se se pretender programar a execução de uma peça, utilizando oprocessador APT, este último permite que o programador prepare um manuscritosimplificado do programa de maquinagem.

Ou seja, as instruções definem a geometria da peça, movimentos da ferramentaou da peça, funções auxiliares e efectuam, ainda, a chamada do pós--processador. Quando estas instruções são introduzidas no computador, oprocessador APT descodifica estas instruções, controla a sua sintaxe e calculaas coordenadas dos elementos geométricos, produzindo um número significativode valores adicionais. O ficheiro criado nesta fase é precisamente o CLFILE(também designado por CLDATA).

Fig. IV.1 - Trabalho de programação

Depois da verificação do ficheiro, este é submetido, então, ao pós-processador.A Fig. IV.2 apresenta uma listagem típica dos elementos contidos na listagemelaborada pelo pós-processador, que controlará a máquina-ferramenta.

Processador APT

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Pós-Processadores


Fig. IV.2 - Listagem elaborada pelo pós-processador

O pós-processador torna-se indispensável, pois o processador APT ignora todasas informações relacionadas com as características da máquina-ferramenta decomando numérico.

O resultado final do pós-processamento deverá possibilitar a maquinagem dapeça com as tolerâncias requeridas e avanços seleccionados, tomando emconsideração os efeitos dinâmicos dos sistemas e os constrangimentosgeométricos da máquina-ferramenta.

Por estas razões, é necessário um pós-processador para cada configuraçãomáquina/comando numérico, por forma a compatibilizar a interface dos doissistemas.

Cada pós-processador inclui cinco elementos principais:

• Entrada

O programa processado (no processador APT ou outro) é introduzido naconsola do comando numérico e o pós-processador verifica os dados e listaa informação não processável.

• Movimento

É a principal secção do pós-processador, visto que é onde se processamtodas as informações relacionadas com o movimento da ferramenta. Possuidois programas: um geométrico e outro dinâmico. O programa gerado noprocessador APT define a peça, utilizando um sistema de coordenadascartesiano. Dependendo de cada configuração máquina-ferramenta/comando

O porquê do Pós-processador

Secções do Pós-processador

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IV . 6IV . 6IV . 6IV . 6IV . 6

Pós-Processadores


numérico, poderão ser necessários outros sistemas de eixos (caso dasmáquinas-ferramentas de 4 e 5 eixos). Assim, o programa geométrico dopós-processador transformará os eixos definidos para os eixos da máquina--ferramenta. O programa dinâmico efectua os cálculos, para que sejamevitados arranques, paragens bruscas e outros fenómenos dinâmicosrelacionados com a estrutura do comando numérico, que possam prejudicaras tolerâncias da peça. Para isso, quando necessário, modifica os avançose estabelece as distâncias para início de aceleração e desaceleração dosmovimentos.

• Auxiliares

Esta secção compara as funções preparatórias e auxiliares do comandonumérico utilizado com as funções requeridas pelo programa de maquinagem.

• Saída

Esta secção recebe os elementos respeitantes das secções de movimentoe auxiliares e converte-os num formato adequado ao comando numérico,gerando a fita perfurada ou outro meio de transferência de informação.Executa, ainda, a listagem do programa de maquinagem.

• Controlo

Esta secção controla o fluxo de informação dentro do pós-processador e aeventual aceitação de novos programas para pós-processamento.

O programa pós-processado será, ainda, alterado pelo comando numérico damáquina-ferramenta. O computador existente na unidade de controlo da máquinapossui um programa executivo armazenado na memória ROM (mais propriamentena EPROM) pelo construtor do comando numérico da máquina-ferramenta.

Assim, o programa executivo converte o programa de maquinagem num conjuntode instruções adequadas para a máquina-ferramenta em causa.

Mais recentemente, a programação do comando numérico assistida porcomputador passou a ser possível através de métodos gráficos interactivos.

Esta técnica é um excelente exemplo da integração do CAD e do CAM.

De facto, utilizando um terminal gráfico interactivo e o modelo da peçadesenvolvido na fase do projecto (CAD), o programador define as diversassuperfícies e elementos da geometria, constrói as trajectórias das ferramentas

PROGRAMAÇÃO DE COMANDO NUMÉRICO POR MÉTODOS GRÁFICOS

Programação de comandonumérico por métodosgráficos

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Pós-Processadores


através das instruções de linguagens de alto nível e introduz as instruções depós-processamento e auxiliares.

Em muitos casos, essas trajectórias podem ser definidas apenas pelamovimentação do cursor em torno da peça ou, em outros casos, podem sergeradas automaticamente pelo sistema. O resultado final desta acção é a criaçãoautomática de um ficheiro da trajectória da ferramenta (CLFILE), que poderá serpós-processado para uma dada máquina-ferramenta.

Assim, o sistema CAD/CAM poderá também seleccionar as várias ferramentasde corte a partir de um ficheiro adequado e calcular as condições de corte paracada ferramenta, a fim de incluir as instruções correspondentes no programade maquinagem (identificação da ferramenta, velocidades de corte e de avanço,necessidade de fluido de corte, etc).

Outras facilidades do sistema CAD/CAM serão:

1. Rotinas de maquinagem (contornear, abertura de caixas, etc);

2. Gráficos coloridos para diferenciação do percurso da ferramenta e do contornoda peça;

3. Simulação do percurso da ferramenta (a 2 e a 3 dimensões);

4. Projecto e visualização dos elementos de fixação da peça;

5. Ampliação de pormenores;

6. Rotação da peça e visualização segundo várias direcções.

As etapas de programação de comando numérico por métodos gráficosinteractivos são, em traços muito gerais, as seguintes:

a) Definição da geometria da peça, utilizando o programa de desenho assistidopor computador (CAD);

b) A partir do desenho da peça, o programador procede à identificação dasdiversas superfícies a maquinar;

c) Selecção das ferramentas ou criação de uma nova ferramenta através daespecificação das dimensões;

d) Criação das trajectórias das ferramentas, utilizando os métodos gráficosinteractivos consoante o tipo de operação (fresagem, torneamento, corte,etc) e a complexidade da peça. O modo interactivo permite, ainda, aintrodução de comandos de pós-processamento (velocidades, avanços,lubrificação) nos locais mais indicados durante a criação do programa.

e) A geração, visualização e análise do programa de maquinagem, sendo possívelrepresentar a peça numa cor e a trajectória da ferramenta noutra, bem como,

Facilidades do sistema CAD // CAM

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IV . 8IV . 8IV . 8IV . 8IV . 8

Pós-Processadores


seguir o percurso da ferramenta a baixa velocidade, passo a passo e comparagens em determinados pontos seleccionados, podendo, assim, optimizar--se os comandos de pós-processamento.

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Pós-Processadores


Para a execução de programas de comando numérico por computador existemvárias linguagens, sendo a mais utilizada a APT.

O processamento é uma fase anterior ao pós-processamento, na qual oprogramador do comando numérico informa o processador da geometria dapeça a maquinar, da sequência de movimentos, das ferramentas a utilizar e dassuas condições determinantes. No entanto, o pós-processador torna-seindispensável, pois o processador ignora todas as informações relacionadascom as características da máquina-ferramenta de comando numérico.

Cada pós-processador inclui cinco elementos principais: entrada, movimento,auxiliar, saída e controlo. Mais recentemente, a programação do comandonumérico assistida por computador passou a ser possível através de métodosgráficos interactivos. Esta técnica é um excelente exemplo da integração doCAD e do CAM.

RESUMO

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IV . 10IV . 10IV . 10IV . 10IV . 10

Pós-Processadores

Componente Prática

1. Para que serve o processamento do programa de CNC?

2. Porque motivo se recorre a um pós-processador?

3. Complete a frase:

Os cinco elementos ou secções principais do pós-processador são a entrada,o _______________, auxiliares, a _________ e o controlo.

4. Escolha a resposta certa:

A linguagem de programação de comando numérico mais utilizada é a:

a) ADAPT

b) APT

c) EXAPT


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Comunicações com Máquinasde Comando Numérico

Comunicações com Máquinas de Comando NuméricoComunicações com Máquinas de Comando NuméricoComunicações com Máquinas de Comando NuméricoComunicações com Máquinas de Comando NuméricoComunicações com Máquinas de Comando Numérico

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CNC AvançadoCNC AvançadoCNC AvançadoCNC AvançadoCNC Avançado V . 1V . 1V . 1V . 1V . 1

Comunicações com Máquinas de Comando Numérico

OBJECTIVOS


• Identificar uma rede local de computadores e as suas potencialidades;

• Definir o conceito de Comando Numérico Directo e saber distingui-lo deComando Numérico por Computador, enumerando os seus componentesbásicos e vantagens comparativas;

• Diferenciar uma estrutura de rede local centralizada de uma rede distribuída.

TEMAS

• Introdução

• Interfaces

• Comando numérico directo

• Vantagens do comando numérico directo

• Arquitectura do DNC em rede

• Resumo


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V . 2V . 2V . 2V . 2V . 2



Hoje em dia, as fábricas modernas são invadidas por micro e minicomputadoresnos diversos departamentos, como os de produção, planeamento, controlo,contabilidade e finanças, entre outros. No entanto, surge, agora, a necessidadede interligar todas estas funções para que a fábrica trabalhe como uma"orquestra" afinada. A chave desta complexa tarefa é a comunicação de dadosentre todos os sectores da fábrica através de uma ligação em rede informática.

As redes locais de computadores (LAN - Local Area Network) começaram a serimplementadas, permitindo uma alta velocidade de transmissão de informaçãoa baixo custo, entre computadores e terminais periféricos, mesmo estandofisicamente longe.

Uma LAN é projectada para facilitar a comunicação de dados nos dois sentidosou, ainda, para possibilitar conversação entre computadores e terminais. Umsistema de comando numérico directo pode ser conectado a uma LAN, emborapersistam, actualmente, problemas de interface entre os dois sistemas, comosejam, incompatibilidade entre componentes eléctricos e electrónicos.

Embora a configuração do sistema de controlo da produção possa variar, dentrode certos limites, de caso para caso, pode considerar-se que, de uma maneirageral, o sistema se encontra organizado em três níveis, ligados entre si emrede.

O primeiro nível diz respeito aos sistemas de comando locais, de que fazemparte os comandos numéricos das máquinas-ferramentas. O segundo nível éconstituído por computadores e seus periféricos, para controlo dos elementosdo primeiro nível. Finalmente, o terceiro nível é composto por um computadorcentral, cuja missão principal é a de planeamento e, eventualmente, servir debase a estações CAD/CAM (ver Fig. V.1).

Na maioria das vezes, os computadores do segundo nível estão de reserva ouservem para simulação, sendo, assim, todas as tarefas realizadas apenas peloprincipal.

INTRODUÇÃO

INTERFACES

Redes Locais deComputadores

Configuração do sistema decontrolo da produção

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Fig. V.1 - Sistema hierarquizado em três níveis de controlo de umSistema de Fabricação Flexível

A arquitectura dos meios informáticos, conjuntamente com o software adequado(incluindo o programa de simulação), permitirá a realização das seguintesfunções:

1. Planeamento da produção;

2. Controlo da circulação dos materiais;

3. Controlo das ferramentas;

4. Acompanhamento do desempenho do sistema através de relatórios;

5. Comando numérico directo.

É exactamente sobre esta última função da produção integrada por computadorque se vai falar mais pormenorizadamente nas páginas seguintes.

Funções dos meiosinformáticos da produçãointegrada por computador

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V . 4V . 4V . 4V . 4V . 4



A utilização de computadores no comando numérico de máquinas-ferramentasnão se limita à assistência na preparação de programas de maquinagem depeças e à implementação de um certo nível de inteligência local nas máquinasCNC.

Assim, enquanto que, no caso de sistemas de CNC, um computador controlaapenas uma máquina (em cujo comando numérico ele se encontra integrado),nos sistemas DNC (Direct Numerical Control), um computador controla umconjunto de máquinas de CN ou de CNC.

O Comando Numérico Directo (DNC) pode ser definido como um sistema defabrico, no qual um determinado número de máquinas é controlado porcomputador, através de uma ligação directa e em tempo real.

Em virtude desta ligação directa, é suprimido o leitor de fita ou outro sistemade leitura de informação externa, sendo as instruções enviadas directamentedo computador para a máquina-ferramenta. A função DNC inclui, também, arecepção da informação de retorno da máquina-ferramenta e o seuprocessamento.

A Fig. V.2 apresenta uma das configurações típicas do sistema DNC.

Este sistema é constituído por quatro componentes básicos:

1. Computador central;

2. Memória de disco rígido para guardar programas de maquinagem;

3. Comunicações;

4. Máquinas-ferramentas.

Fig. V.2 - Configuração típica de um sistema DNC

COMANDO NUMÉRICO DIRECTO

Diferença entre CNC e DNC

Definição de ComandoNumérico Directo

Componentes básicos de umsistema DNC

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O fluxo bidireccional de informação, que consiste no envio de programas para amáquina-ferramenta e recepção de sinais de retorno, ocorre em tempo real,pelo que o computador tem de interactuar, quase instantaneamente, com amáquina-ferramenta.

Dependendo do número de máquinas e do volume de processamento exigidoao computador, é necessário, por vezes, implementar um sistema DNC commicrocomputadores satélites (ver Fig. V.3). Estes microcomputadores satélitesservem um número limitado de máquinas-ferramentas, armazenando grupos deprogramas e manipulando os sinais de retorno correspondentes às máquinas--ferramentas a que estão directamente ligados.

Fig. V.3 - Sistema DNC com computadores satélites

Seguidamente, proceder-se-á à enumeração das principais vantagens que sepodem obter com a utilização de um sistema de comando numérico directo,em vez de um sistema apenas com comando numérico local da máquina--ferramenta:

1. Eliminação de fitas perfuradas, unidades de perfuração, leitores ou outrosistema de comunicação externa de informação. Em alguns casos, a própriaunidade de comando numérico é substituída por uma unidade especial DNC;

2. Maior capacidade de cálculo e maior flexibilidade, visto que o computadorDNC possibilita o processamento da informação com maior rapidez. Uma

VANTAGENS DO COMANDO NUMÉRICO DIRECTO

Sistema DNC com satélites

Vantagens do DNC

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V . 6V . 6V . 6V . 6V . 6



vez que as funções de cálculo são executadas através do "software", quesubstitui os componentes "hardware", existe uma flexibilidade acrescida;

3. Armazenamento de programas de maquinagem de peças em ficheiros enão em fitas perfuradas manipuladas;

4. Programas armazenados sobre a forma de CLFILE, ou seja, os programassão guardados sob a forma de ficheiro de trajectórias da ferramenta e nãopós-processados. Este formato permite uma maior flexibilidade na suautilização, pois poderão ser enviados para qualquer máquina-ferramenta, deacordo com a carga das máquinas existentes;

5. Possibilidade de elaboração de relatórios de acompanhamento, onde seinclui a recolha e processamento de informação referente à actividade dasmáquinas-ferramentas CNC;

6. Estabelecimento da estrutura primária organizacional (esqueleto) para aevolução no sentido da fábrica do futuro.

Em conclusão, o conceito DNC representa um primeiro passo nodesenvolvimento de unidades industriais, que serão integradas na filosofia daFabricação Integrada por Computador.

Normalmente, os sistemas de Comando Numérico Directo estão associadosao Fabrico Assistido por Computador (CAM - Computer Aided Manufacturing),onde a transmissão de programas entre o sistema DNC e as máquinas--ferramentas é feita por cabo, sendo necessário que estas estejam equipadascom a opção DNC.

A Fig. V.4 esquematiza a ligação ao DNC, em simultâneo, de quatro máquinas--ferramentas com CN ou CNC.

Fig. V.4 - Ligação ao DNC em simultâneo, de quatro máquinas-ferramentas comCN ou CNC

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Na selecção ou no projecto de uma rede de computadores locais, uma decisãobásica deve ser tomada em relação ao processo de controlo do computador:estrutura centralizada ou distribuída. No entanto, uma situação de compromissoentre estes dois tipos de estrutura organizacional apresenta-se como a decisãomais inteligente.

De facto, com a proliferação das aplicações para computador dentro da fábricae o baixo custo dos microprocessadores, abrem-se novas e grandes facilidades.Assim, na indústria, a tendência tem sido delegar a execução e controlo aomais baixo nível de fabricação, permitindo as tarefas de supervisão, coordenação,integração e análise de dados para um nível superior.

Numa estrutura estritamente centralizada, nenhuma informação flui lateralmentee, por isso, nenhum computador da linha inferior tem autonomia. Por outrolado, num sistema distribuído não centralizado, consegue minimizar-se oscongestionamentos de excesso de informação no computador central,eliminando, assim, dependência hierárquica em absoluto. A configuração dosistema informático de produção reflecte o tipo de gestão estratégica daempresa.

Quando se definem as especificações técnico-funcionais de uma rede local,deve ter-se em linha de conta com diversos factores, tais como, o volume deinformação a circular nos dois sentidos, a velocidade que pode ser recebida eenviada, quais as máquinas a serem ligadas em redes constituindo ou nãosub-redes, as distâncias físicas entre estas, a fonte e natureza dos dados aserem manipulados, entre outros.

As especificações técnico-funcionais devem, ainda, conter os dados dosmateriais a utilizar (por exemplo, cabo coaxial), a metodologia para o controlofísico da transmissão de dados, ou interface dos computadores e terminaisdentro do sistema, bem como o software do protocolo de interface (acordoformal ou conjunto de regras que regulamentam a troca de mensagens entredois computadores ou outros elementos do sistema).

De facto, é o protocolo de interface que define como os dados a seremtransmitidos devem estar formatados, quais os caracteres de controlo e seusignificado, para além de estipular os procedimentos de verificação.

O controlo da rede consiste na definição das prioridades dos diversos tipos deinformação, as mensagens que cada computador ou terminal pode recebere/ou enviar, entre outras particularidades.

ARQUITECTURA DO DNC EM REDE

Estrutura das LAN : centralizadaversus distribuída

Especificações técnico--funcionais das LAN

Protocolo de interface

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V . 8V . 8V . 8V . 8V . 8



Nesta Unidade Temática, foi visto que as redes locais de computadores começama ser implementadas, permitindo uma alta velocidade de transmissão deinformação a baixo custo entre computadores.

A configuração de um sistema de controlo da produção pode variar, podendoconsiderar-se que, de uma maneira geral, o sistema se encontra organizadoem três níveis, ligados entre si em rede.

Constatou-se, ainda, que, enquanto no caso de sistemas de CNC umcomputador controla apenas uma máquina (em cujo comando numérico seencontra integrado), nos sistemas DNC, um computador controla um conjuntode máquinas de CN ou de CNC.

Dependendo do número de máquinas e do volume de processamento exigidoao computador, é necessário, por vezes, implementar um sistema DNC commicrocomputadores satélites.

Enumeraram-se, ainda, as vantagens do DNC e sua arquitectura em rede.

RESUMO

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Componente Prática

1. Quais são os níveis em que o sistema de controlo de produção se encontraorganizado?

2. Qual a decisão básica a tomar na selecção de uma rede local decomputadores?

3. Defina Comando Numérico Directo.

4. Qual é a diferença entre DNC e CNC?

5. Quais são os componentes básicos de um sistema DNC?

6. Escolha a frase correcta.

i) Uma rede local de computadores serve para:

a) Aceder rapidamente à área de trabalho do colega do lado;

b) Facilitar a comunicação de dados nos dois sentidos (entre ocomputador central e a máquina-ferramenta);

c) Acelerar o envio de programas de maquinagem.

ii) Quando é que se torna necessário instalar microcomputadores satélites?

a) Quando o volume de dados é muito elevado;

b) Sempre que for preciso enviar dados com frequências diferentes;

c) Se for necessário maquinar uma peça de grandes dimensões.


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Operação de Máquinas CNC

Operação de Máquinas CNCOperação de Máquinas CNCOperação de Máquinas CNCOperação de Máquinas CNCOperação de Máquinas CNC

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CNC AvançadoCNC AvançadoCNC AvançadoCNC AvançadoCNC Avançado VI . 1VI . 1VI . 1VI . 1VI . 1


OBJECTIVOS


• Distinguir os principais elementos do torno CTX 400;

• Identificar as operações principais controladas através do painel principal.

TEMAS

• Requisitos do operador

• Segurança

• Operações de máquinas CNC

• Resumo


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VI . 2VI . 2VI . 2VI . 2VI . 2



Para se poder operar com máquinas-ferramentas de CNC, é exigida uma formaçãoprofissional adequada.

O operador destas máquinas tem de possuir sólidos conhecimentos tecnológicosque lhe permitam interpretar desenhos de peças e elaborar os respectivosprogramas de maquinagem, precisando, para isso, de:

• conhecer a linguagem de programação em CNC;

• saber definir parâmetros tecnológicos de corte;

• saber seleccionar ferramentas;

• saber montar as peças na máquina.

Como foi visto nas unidades anteriores, a matéria é vasta e complexa.

Por isso, um bom operador de CNC necessita não só de bons conhecimentosteóricos, mas também de bastante prática, pois só com ela se adquire oconhecimento suficiente para elaborar programas de uma forma rápida e eficientee sem erros.

O operador de máquinas CNC não necessita de uma mão segura e de umaintuição apurada, tal como acontecia com o operador convencional de máquinas-ferramentas. Mas é ele o responsável pelo bom funcionamento e pelaprodutividade de um equipamento sofisticado e dispendioso.

Um bom operador estará sempre atento, observando se o trabalho demaquinagem está a correr bem, se não há alguma avaria na máquina, senenhuma ferramenta se partiu, se não há erros de programação (e, se os houver,corrigi-los) e toda uma série de situações anormais que podem ocorrer e que setraduzem em perdas de tempo e baixa da produtividade com elevados custospara a empresa.

REQUISITOS DO OPERADOR

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Fig. VI.1 - Operador a funcionar com máquina de CNC

Nota:

Qualquer operador, antes de começar a trabalhar com uma máquina, deve leratentamente o seu manual de utilização. Isto porque, embora o operador tenhaconhecimentos gerais de CNC, cada máquina é um caso, com um funcionamentoespecífico, determinado pelo construtor da mesma, tendo, por isso, pormenorespróprios.

Como qualquer máquina, as máquinas CNC são potencialmente perigosas,quando manuseadas sem o devido cuidado. Por isso, estas máquinas devemser operadas somente por técnicos qualificados.

Tanto a operação como a manutenção devem ser feitas segundo as instruçõesdo manual da máquina, fornecido pelo fabricante.

Listam-se, seguidamente, alguns dos cuidados gerais a ter com máquinas-ferramentas de CNC.

Segurança na operação:

• Não retirar (ou ter desactivados) os sistemas de segurança da máquina,como portas, divisórias de zonas de risco, etc. Estes sistemas devem serfechados (activados), antes de iniciar a operação e manter-se fechadosdurante toda a operação;

SEGURANÇA

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• Verificar o nível de fluido (óleo) antes de ligar a máquina;

• Não desligar a máquina enquanto o programa está a correr;

• Só activar o botão STOP de emergência, no caso de perigo para uma pessoaou para a máquina;

• Verificar se a zona de trabalho da máquina está limpa e convenientementearranjada;

• Não sujar o líquido refrigerante da máquina;

• Evitar as colisões entre peças, na área de trabalho;

• Limpar as guias de movimento dos carros, sempre que existam paragensprolongadas da máquina.

Estudou-se, nas unidades antecedentes, o funcionamento de máquinas CNCem geral.

Foram analisados os elementos principais que constituem estas máquinas e aforma de as programar.

No entanto, como referimos no ponto anterior, o modo de lidar com estasmáquinas varia de máquina para máquina e de fabricante para fabricante.

Cada máquina tem um modo de operar próprio, com um painel de comandoespecífico dessa máquina/marca, e mesmo comandos próprios. Por exemplo,para além dos comandos dos G's referidos na unidade de programação, hámáquinas que têm outros comandos complementares.

Mais uma vez, refere-se a importância de ler o manual da máquina antes decomeçar a trabalhar com ela.

Dado que seria impossível descrever aqui o funcionamento particular de todasas máquinas CNC existentes no mercado, optou-se por, a título de exemplo,explicar como se opera com uma máquina em particular.

Para tal, escolheu-se um torno de Comando Numérico. O torno em questão é oCTX 400 da marca GILDEMEISTER.

Apresentam-se, na figura VI.2 (A e B), duas imagens desse torno, seguindo-sea respectiva legendagem.

OPERAÇÃO DE MÁQUINAS CNC

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Fig. VI.2 - (A) Vista do torno de CNC - CTX 400

Fig. VI.2 - (B) Vista do torno de CNC - CTX 400

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VI . 6VI . 6VI . 6VI . 6VI . 6



Legenda:

1 - Motor de avanço do eixo X

2 - Cama da máquina

Esta unidade serve de suporte para:

• árvore principal

• carros para executar movimentos em X e Z

• suporte traseiro

Os guiamentos estão cobertos para protecção.

3 - Suporte traseiro

Este elemento utiliza-se para o suporte de peças longas

4 - Motor da árvore principal

5 - Cabeçote para árvore principal

6 - Motor de avanço do eixo Z

7 - Posicionador transversal

8 - Unidade de electricidade

9 - Sistemas de aperto actuados hidraulicamente

10 - Porta-ferramentas

11 - Painel de comando

12 - Unidade hidráulica

13 - Transportador de aparas (desperdícios) e contentor para o líquido refrigerante

14 - Pedal actuador do suporte traseiro

15 - Pedal de accionamento do sistema de aperto da peça

Na figura VI.3, exemplifica-se o modo de ligar a máquina.

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Fig. VI.3 - Unidade On / Off

Legenda:

1 - Contador das horas de trabalho: este elemento tem importância, dado queconta o número de horas que a máquina se encontra a trabalhar, servindo dereferência para a execução da manutenção (que é efectuada de x em xhoras)

2 - Botão ON /OFF

Este botão liga e desliga a máquina

3 - Botão de protecção do sistema (deve estar ON)

4 - Indicador da pressão no sistema

5 - Regulador da pressão

Na figura VI.4, apresenta-se, em pormenor, o painel de comando da máquina.

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Fig. VI.4 - Painel de comando da máquina

Descrição das funções reguladas através do painel de comando:

1 - Monitor

2 - Mostrador de capacidade

As três colunas indicam a capacidade ou o aperto de:

• árvore principal (coluna da esquerda)

• velocidade do eixo X ou movimento da ferramenta (coluna do meio)

• velocidade do eixo Z ou rotação adicional (coluna da direita)

3 - Botão de selecção do modo de operação:

• Automático

• Gravação individual

• Movimento para um ponto de referência

4 - Botão de protecção da memória/dados

5 - Aproximação/afastamento da peça

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6 - Permite o movimento na área de trabalho

7 - Luz vermelha avisadora de problema

8 - Inicia o movimento da árvore principal

9 - Pára o movimento da árvore principal

10 - Botão que, quando pressionado, permite:

• mover o carro

• aumentar a rotação da árvore

• mover a torreta porta-ferramentas

11 - Botão manual para várias funções, como:

• movimentos incrementais dos eixos

• activar compensação de ferramenta

12 - Actuação/desactivação da porta de protecção

13 - Botão de STOP de emergência

Em caso de perigo, carregar neste botão. A máquina pára imediatamente.

14 - Botões multifunções, que se apresentam de seguida:

• Activa o tapete transportador de desperdícios,no sentido contrário aos ponteiros do relógio

• Activa o tapete transportador de desperdícios,no sentido dos ponteiros do relógio

• Aproximação da peça

• Suporte giratório de agarrar peçasdesloca-se para a frente

• Suporte giratório de agarrar peçasdesloca-se para trás

• As garras de aperto da peça fecham-se

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VI . 10VI . 10VI . 10VI . 10VI . 10



• As garras de aperto da peça abrem-seO sistema protector da peça fecha-se

• O sistema protector da peça abre-se

• Fecho da porta de protecção do tornoe início do ciclo de maquinagem

Para além destas funções, existem outras no teclado, como sejam:

• Rotação da árvore no sentido contrárioaos ponteiros do relógio

• Pára a rotação da árvore

• Rotação da árvore no sentido dosponteiros do relógio

• Movimenta o carro na direcção X+

• Movimenta o carro na direcção X-

• Movimenta o carro na direcção Z+

• Movimenta o carro na direcção Z-

• Movimenta o carro à velocidade máxima

• Início de ciclo de trabalho

• Paragem do ciclo de trabalho

• Pára o avanço do carro

• Executa a simulação gráfica da operaçãode maquinagem no ecrã do painel

• Apaga dados que ainda não tenham sido gravados

Para além de todas estas funções, ainda existe o teclado numérico (ver figuraVI.5), que serve para entrar com valores específicos, como sejam a velocidadede avanço, a velocidade de rotação, ir para o ponto x.

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Fig. VI.5 - Teclado numérico existente no painel de controlo do torno de CNC

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VI . 12VI . 12VI . 12VI . 12VI . 12



Nesta Unidade Temática, são descritos os requisitos que um operador de CNCdeve preencher e os factores de segurança que devem ser levados em conta aotrabalhar com este tipo de máquinas.

É, ainda, descrito, com um certo pormenor, o funcionamento de um torno deCNC modelo CTX 400 da marca GILDEMEISTER e seus elementos constituintes.

RESUMO

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Componente Prática

1. Quais são os conhecimentos que o operador de máquinas CNC necessitade possuir, para elaborar correctamente programas de maquinagem?

2. Identifique as diferenças entre operadores de máquinas CNC e de máquinasconvencionais, em termos de aptidões requeridas.

3. Refira alguns dos cuidados, a nível de segurança, que se devem ter quandose opera com máquinas CNC.


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Manutenção de MáquinasCNC

Manutenção de Máquinas CNCManutenção de Máquinas CNCManutenção de Máquinas CNCManutenção de Máquinas CNCManutenção de Máquinas CNC

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CNC AvançadoCNC AvançadoCNC AvançadoCNC AvançadoCNC Avançado VII . 1VII . 1VII . 1VII . 1VII . 1

Manutenção de Máquinas CNC

OBJECTIVOS


• Identificar as áreas principais de manutenção de máquinas CNC;

• Indicar as operações de manutenção mais usuais nas máquinas CNC.

TEMAS

• A manutenção em geral

• A manutenção de máquinas CNC

• Operações de manutenção usualmente requeridas em máquinas de CNC

• Resumo


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VII . 2VII . 2VII . 2VII . 2VII . 2



A manutenção das máquinas numa fábrica reveste-se de particular importância,dado que uma manutenção eficaz reduz os custos por paragens não expectáveis.

Existem vários tipos de manutenção aplicável:

a) Manutenção Preventiva. Consiste em realizar inspecções periódicas, porforma a:

• detectar falhas potenciais;

• efectuar serviços programados (por ex.: mudança do óleo do carro de xem x Km);

• realizar revisões planeadas para substituição de componentes gastos(por ex.: rolamentos, vedantes) ou quase a falhar.

b) Manutenção Correctiva. Consiste em reparar uma avaria não esperada.

Muitas máquinas CNC possuem uma garantia de um ano, para substituição depeças e execução do serviço de manutenção, por parte da empresa fornecedorado equipamento.

À parte deste facto, é possível elaborar um contrato, com a empresa fornecedora,para um serviço da manutenção alargado.

Este tipo de serviço prestado pelas empresas vendedoras de equipamento fazcom que muitos utilizadores principiantes de máquinas CNC se tornemvagarosos a tomar a iniciativa de serem eles próprios a executar uma manutençãopessoal da máquina.

É verdade que os problemas maiores podem ser resolvidos pelo serviço degarantia. No entanto, a paragem da máquina devido ao tempo de espera pelotécnico da empresa de manutenção para resolver um determinado problemacausa, por vezes, paragens de muitas horas e mesmo dias, que se traduzemnuma perda de produção, com elevados custos para a empresa, quando,provavelmente, um técnico da própria empresa poderia ter resolvido o problemaem minutos.

Assim, considera-se de fundamental interesse formar técnicos de manutençãodas máquinas de CNC, dentro da própria empresa utilizadora, com o intuito denão depender sempre do serviço de manutenção prestado por terceiros.

A MANUTENÇÃO EM GERAL

Tipos de manutenção

A MANUTENÇÃO DE MÁQUINAS CNC

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Um técnico de manutenção de máquinas CNC deve possuir conhecimentos emtrês áreas distintas (ou ter um técnico para cada uma destas áreas):

• Mecânica

• Electrónica

• Peças de substituição

É natural que, na própria empresa, já exista um técnico com fortesconhecimentos de manutenção mecânica. Por isso, será necessário formá-loem tecnologia de comando numérico.

Isto incluirá os conhecimentos necessários à manutenção dos sistemas, muitasvezes, complexos, hidráulicos e pneumáticos.

A formação em electrónica tem de ser a suficiente para permitir fazer amanutenção dos componentes eléctricos, magnéticos e da unidade de controloda máquina (MCU).

É também da responsabilidade do técnico de electrónica a análise da origemdos problemas, ou seja, se o problema é de natureza:

• mecânica

• hidráulica

• pneumática

• eléctrica

Também é necessário haver uma permanente actualização, com visto aomanuseamento da tecnologia moderna de computadores, envolvendo hardwaree software.

A outra faceta da manutenção é a existência de peças de substituição emstock.

Hoje em dia, nas empresas, a estratégia aponta para que não se façam stocksde peças, devido aos custos que isso implica. No entanto, neste caso, o factoé que, se não se efectuarem stocks de determinadas peças, os custos poderãoser muito elevados, isto porque o custo do tempo de paragem da máquina àespera da vinda da peça de substituição pode ser muito superior ao custo de seterem peças em stock.

Um óptimo grupo de técnicos de manutenção pode ser completamente ineficazse não houver acesso rápido a peças de substituição.

Áreas que um técnico demanutenção de CNC devedominar

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Principalmente em termos de electrónica, se existe uma avaria, a solução maisvulgar é substituir, rapidamente, o componente que falhou.

O construtor da máquina CNC e o director de produção recomendarão, de bomgrado, uma lista de peças de substituição a comprar.

Um serviço importante, de que qualquer utilizador de máquinas de comandonumérico deve usufruir, é o do treino oferecido pelo construtor da máquina CNC,na altura da compra da mesma (Fig. VII.1).

Fig. VII.1 - Treino de pessoal

Este treino, tanto no aspecto de manutenção mecânica como electrónica, dotécnico que vai trabalhar com a máquina, deve ser feito antes da instalação damáquina.

Estes ensinamentos devem cobrir as áreas de utilização propriamente dita (jáque cada máquina tem os seus pormenores de utilização específicos), bemcomo técnicas de reparação e utilização de sistemas de diagnóstico de avariasque algumas máquinas trazem incorporados.

O pessoal da manutenção deve estar presente na altura de instalação doequipamento na empresa, sendo, assim, possível uma familiarização com oequipamento e o esclarecimento de dúvidas com o técnico que está a instalara máquina.

De qualquer forma, o pessoal que fará a manutenção da máquina deve sempreler o manual respectivo, pois ele contém indicações preciosas sobre comoutilizar a máquina e como fazer a sua manutenção.

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As operações de manutenção mais usuais em máquinas CNC são:

• Limpeza das guias dos carros que se movimentam;

• Lubrificação das guias dos carros que se movimentam, de forma a promoverum deslocamento suave e evitar a corrosão do material;

• Verificação do alinhamento das guias ao fim de x horas de operação (definidopor cada construtor de máquinas);

• Controlo do alinhamento do cabeçote da máquina;

• Verificação da lubrificação de todos os pontos oleados;

• Controlo da pressão do óleo (nível do óleo);

• Verificação da pressão hidráulica de aperto das garras do cabeçote;

• Limpeza das partes lubrificadas;

• Mudança do filtro de óleo;

• Verificação da temperatura do óleo e do seu recipiente;

• Determinação da viscosidade do óleo;

• Limpeza e lubrificação do porta-ferramentas;

• Substituição de peças que se desgastam (por ex.: ferramentas).

Na tabela VII.1, apresenta-se uma lista (que um fabricante de uma máquina deCNC recomenda) daquilo que se deve verificar / inspeccionar de tanto em tantotempo, de modo a verificar se não existem anomalias no sistema. A tabelaindica o intervalo de tempo entre inspecções.

OPERAÇÕES DE MANUTENÇÃO USUALMENTEREQUERIDAS EM MÁQUINAS DE CNC

Operações de manutençãomais usuais

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Tabela VII.1 - Intervalo entre inspecções - sistemas que devem ser inspeccionados

Nas tabelas seguintes (tabelas VII.2 a VII.4), apresenta-se uma lista de pesquisade avarias, que podem ser detectadas na máquina, e, a sua possível origem.

Diário 50 h 200 h 1 250 h 2 500 h 5 000 h

Óleo hidráulico

Nível O O O O O

Temperatura O O O O O

Condição (amostras) O O O

Mudança O O O

Filtro

Mudança O O O O

Verificação do nívelde colmatação O

Limpeza dos filtrosde purga O O O O

Verificação devalores

Verificação ereguladores O

Outros controlos

Fugas externas O

Sujidades O

Danos O

Barulhos O

Instrumentos demedida O O

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Tabela VII.2 - Pesquisa de avarias em máquinas CNC

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POTÊNCIA

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Nas tabelas seguintes (tabelas VII.5 a VII.7), apresenta-se uma lista de operaçõesde manutenção usualmente requeridas num torno de CNC, e seu intervalorespectivo.

Tabela VII.5 - Operações de manutenção usuais num torno de CNCLegenda: 1 - Verificar ou controlar, 2 - Limpar, 3 - Encher ou lubrificar,

4 - Mudar ou substituir, X - Outros

Elementos aserem

inspeccionados

Operações aefectuar

50 h 200 h 1 250 h 2 500 h Observações

Cama (mesa) damáquina

Inspecção visualpara detecçãode impurezas oudanos

1,2 1,2 1,2

X

Limpar e lubrificarnos fins-de-semana ou nosperíodos de longasparagens. Alinharmáquina.

Cabeçote Inspecçãovisual, análisedo ruído defuncionamento,concentricidadee temperatura.

1 1 1 1,24

Substituir correiadentada.

Embraiagem 1,2 1,2 Verificar aperto detodas as ligaçõesmecânicas,eléctricas ehidráulicas.

Carros Limpar, pôr ocarro a andar nosentido inverso,movimentá-lolentamente.

1,41

1

1,41

1

41

1

Verificarvisualmente setodos os pontos delubrificação têmmassa.

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Elementos aserem

inspeccionados



Lubrificação Escoar óleo decorte

1,3X

1,3 1,3 2,4 Verificar se todosos elementosestão vedados;reapertar ligaçõesse necessário.

Suporte traseiro Guias,suporte

21

21,4

21,4

24

Máquina semsuporte traseiro

Guias 2 2 2 2 Retirar porta deprotecção, limpar elubrificar guias.

Motor da árvoreprincipal

Polias, correiastrapezoidais

21,4

24

Substituir apenasem conjuntos deduas.

Motores deavanço

Correiasdentadas,pinhão,acoplamento

1,411

Porta-ferramentas

Sistema defixação da peça

Bucha, garrastensor

2,32,31

2,32,31

2,32,31

2,32,31,3

Verificarconcentricida detemperatura

Verificarconcentricidadee temperatura

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Elementos aserem

inspeccionados



Sistema hidráulico Nível do óleo,fugas,filtro de óleo,temperatura

111

1111

1111

4141

Limpar superfícieda unidadehidráulica.

Unidade derefrigeração etransportador deaparas

Nível do óleo decorte,consistência,limpeza.

1, 3

1, 31, 2

1, 3

1, 31, 2

1,3

1,41,2

1, 3

1, 41, 2, X

Deve ser verificadapelo operador de 8em 8 horas, retirarcorrente e limparinterior dotransportador deaparas.

Contentor dolíquido refrigerante

Filtro 1, 2, 4 1, 4

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Nesta Unidade Temática, constatou-se que é de fundamental interesse formartécnicos de manutenção de máquinas de CNC, dentro da própria empresautilizadora, por forma a não depender sempre do serviço de manutenção prestadopor terceiros.

Um técnico de manutenção de máquinas CNC deve possuir conhecimentos emtrês áreas distintas (ou ter um técnico para cada uma destas áreas):

• Mecânica

• Electrónica

• Peças de substituição

De realçar que o pessoal que fizer a manutenção das máquinas deverá sempreler o manual respectivo, pois ele contém indicações preciosas de como utilizaras mesmas e de como efectuar a sua manutenção.

São, ainda, apresentadas tabelas com as avarias mais comuns nestas máquinase respectivas causas.

RESUMO

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Componente Prática


1. Em geral, quais são os tipos de manutenção existentes?

2. Defina a importância, para a empresa, do acto de formar os seus própriostécnicos de manutenção.


a) Um técnico de manutenção de máquinas CNC deve possuirconhecimentos em três áreas distintas: ___________, ____________ e______________.

b) Para além dos sistemas pneumáticos, um técnico de manutenção temde ter conhecimentos dos sistemas ________________.

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CNC AvançadoCNC AvançadoCNC AvançadoCNC AvançadoCNC Avançado B . 1B . 1B . 1B . 1B . 1

Bibliografia

GIBBS, David, An Introduction to CNC Machining, Cassel, 1990.

GIBBS, David, CNC Part Programming - A practical guide, Cassel, 1987

KOREN, Yoran, Computer Control of Manufacturing Systems, McGraw-Hill, 1983

SAVE, M., PUSZTAI, J. Computer Numerical Control Programming, Prentice-Hall,1990

BARREN, Charles H., Numerical Control for Machine Tools, McGraw-Hill, 1971

BIBLIOGRAFIA

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