Fresa Industrial
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FRESA INDUSTRIAL Leonardo de Mello RA 112382011 Lucas Lira Santos RA 111772011 Yago Miranda de Paula RA 114582011 Matheus Caravelas Gary RA 111042011 Projeto Integrador do curso de Tecnologia em Mecatrônica Industrial, módulo Técnico, 3˚ Semestre Prof° Samuel Santana. Professor Guarulhos
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FRESA INDUSTRIAL
Leonardo de Mello RA 112382011
Lucas Lira Santos RA 111772011
Yago Miranda de Paula RA 114582011
Matheus Caravelas Gary RA 111042011
Projeto Integrador do curso de Tecnologia em Mecatrônica Industrial, módulo Técnico,3˚ Semestre
Prof° Samuel Santana. Professor
Guarulhos
2013
FACULDADE ENIAC
FRESADORA INDUSTRIAL
_____________________________________Leonardo de Mello
_____________________________________Lucas Lira Santos
_____________________________________ Yago Miranda de Paula
_____________________________________ Matheus Caravelas Gary
_____________________________
Samuel SantanaOrientador Acadêmico
Guarulhos
2013
SUMÁRIO
2
CAPITULO 01...........................................................................................................3
INTRODUÇÃO..........................................................................................................3
CAPITULO 02...........................................................................................................4
FUNDAMENTAÇÃO TEORICA................................................................................4
2.1 Partes da Fresadora..........................................................................................4
2.2 Fresamento........................................................................................................5
2.3 Principais acessórios........................................................................................8
2.3 Tipos de Fresadoras........................................................................................12
2.4 Principio Básico de Funcionamento..............................................................15
2.6 Vantagens e desvantagens da maquina CNC...............................................17
2.7 Máquinas Ferramenta CNC.............................................................................19
2.7 Etapas de usinagem com tecnologia CNC....................................................20
2.8 Sistemas de Coordenadas..............................................................................23
2.9 Programação CNC básica...............................................................................24
2.10 Informações de Geometria...........................................................................24
2.11 Funções Auxiliares........................................................................................24
2.12 Códigos M básico..........................................................................................25
2.12 Códigos G básico..........................................................................................25
2.13 Estrutura Geral de um Programa.................................................................27
REFERÊNCIAS.......................................................................................................28
ORIENTAÇÕES DO PROFESSOR.........................................................................29
CAPITULO 01
INTRODUÇÃO
3
O fresamento é um processo para a obtenção superfícies usinado pela remoção
progressiva de uma quantidade pré-determinada de material da peça de trabalho a
uma taxa de movimento ou avanço relativamente baixa mediante a uma ferramenta
multicortante, a fresa, que gira a uma alta velocidade. A característica principal do
processo de fresamento é que cada aresta de corte da fresa remove a sua parcela
do material na forma de cavacos individuais pequenos. O fresamento se diferencia
dos demais processos de usinagem devido a sua cinemática onde a peça translada
e ferramenta gira. A máquina ferramenta que propicia a operação é a fresadora.
Esta operação pode gerar superfícies não planas e não de revolução, ao contrário
de alguns outros processos de usinagem.
As fresadoras são máquinas de movimento contínuo, destinadas à usinagem de
materiais, onde se removem os cavacos por meio de uma ferramenta de corte
chamada fresa, a operação de retirada de cavacos é chamada de fresameto.
Desde que apareceram até hoje, tem apresentado uma evolução construtiva
notável que permite uma faixa muito ampla de operações.
As fresadoras, para alcançar o maior rendimento, devem ter uma arquitetura que
as torne sólidas, porque o mandril porta-fresa é submetido a esforços notáveis de
torção, pois a ferramenta ataca, com suas arestas cortantes, um amplo arco de
material na superfície das peças. Tais esforços variam também com a intensidade,
segundo uma frequência que pode redundar em vibrações danosas para a
máquina, se esta não for suficientemente robusta.
A ferramenta de trabalho da fresadora é classificada de fios múltiplos e se poder
montar num eixo chamado porta fresa. As combinações de fresas de diferentes
formas conferem à máquina características especiais e, sobretudo vantagens sobre
outras máquinas-ferramenta. Uma das principais características da fresadora é a
realização de uma grande variedade de trabalhos tridimensionais. O corte pode ser
realizado em superfícies situadas em planos paralelos, perpendiculares, ou
formando ângulos diversos: construir ranhuras circulares, elípticas, fresagem em
formas esféricas, côncavas e convexas, com rapidez e precisão.
CAPITULO 02
4
FUNDAMENTAÇÃO TEORICA
2.1 Partes da Fresadora
Base: é o componente responsável por suportar toda a máquina e, muitas vezes,
funciona também como reservatório de fluido refrigerante. Normalmente os apoios
possuem ajustes para nivelamento da máquina no piso;
Coluna: é a estrutura principal da máquina. Costuma ser o alojamento do sistema
de acionamento e também dos motores. Possui as guias (barramento) do
movimento vertical;
Eixo principal: é um dos órgãos essenciais da máquina, pois serve de suporte à
ferramenta e lhe dá movimento. Este eixo recebe o movimento através da caixa de
velocidade;
Mesa: é o órgão que sustenta as peças que serão usinadas, diretamente montadas
sobre ela ou através de acessórios de fixação (morsa, cantoneira, aparelho divisor,
calços reguláveis), razão pela qual a mesa tem ranhuras destinadas a alojar os
parafusos de fixação;
Carro transversal: é uma estrutura de ferro fundido de forma retangular, em cuja
parte superior se desliga e gira a mesa em um plano horizontal. Na base inferior,
por meio de guias, o carro transversal está acoplado ao suporte da mesa, sobre o
qual desliza, por meio de fuso e porca, podendo ser acionado manual ou
automaticamente através da caixa de avanços. Um dispositivo adequado pode
imobilizá-lo;
Suporte da mesa: é o órgão que sustenta a mesa e seus mecanismos de
acionamento. É uma peça de ferro fundido que se desliza verticalmente no corpo
da máquina através de guias, por meio de um parafuso telescópico e uma porca
fixa. Quando necessário, para alguns trabalhos, imobiliza-se por meio de um
dispositivo de fixação;
Caixa de velocidades do eixo principal: é formada por várias engrenagens que
podem acoplar-se com diferentes relações de transmissão, para permitir uma
grande variedade de velocidades do eixo principal. Normalmente encontra-se
alojada internamente na parte superior do corpo da máquina. O acionamento é
independente da caixa de avanço, o qual permite determinar criteriosamente as
melhores condições de corte;
5
Caixa de velocidades dos avanços: é um mecanismo formado por várias
engrenagens montadas no interior do corpo da fresadora, próximo o seu parte
central. Em geral, recebe o movimento diretamente do acionamento principal da
máquina. Através de acoplamentos de rodas dentadas que se deslizam axialmente,
podem ser estabelecidas diversas velocidades de avanços. Em algumas
fresadoras, a caixa de velocidades dos avanços está colocada no suporte da mesa
com um motor especial e independente do acionamento principal da máquina.
2.2 Fresamento
A operação de fresamento é uma das mais importantes no processo mecânico de
fabricação. A operação consiste em remover cavaco de um material com a
finalidade de construir superfícies planas retilíneas ou com uma determinada forma.
Existem dois tipos principais de fresamento: fresamento frontal ou de topo e
fresamento tangencial.
Fresamento frontal: No fresamento frontal, a superfície da peça usinada está em
um plano paralelo ao eixo da ferramenta. O fresamento é um resultado da ação dos
6
gumes localizados na frontal e periferia da fresa. Para essa usinagem recomenda
uma penetração de três quartos a dois terços do diâmetro da fresa. Com isso, a
espessura de cavaco na entrada será igual ou maior que 80% do avanço por dente
e o impacto inicial se dará afastado do gume, ou seja, em um ponto menos
vulnerável. Na fresamento frontal, a ferramenta tem seu eixo perpendicular à
superfície da peça usinada.
Fresamento tangencial: Fresamento tangencial é a operação na qual os dentes
ativos estão na superfície cilíndrica da ferramenta e o eixo da fresa é paralelo à
superfície que está sendo gerada. As fresas são chamadas de cilíndricas ou
tangenciais. Levando em consideração o movimento de avanço da peça e a
rotação da ferramenta pode ter dois tipos de movimento de usinagem.
Fresamento concordante ou para baixo: Nesse caso, os movimentos de corte da
ferramenta e de avanço da peça têm o mesmo sentido, iniciando com a espessura
7
máxima de cavaco. Segundo Stemmer, as vantagens da fresamento concordante
são as seguintes:
A força de corte entra na peça forçando-a contra a mesa, enquanto na fresamento
discordante a força de corte tende a levantar a peça, fazendo com que peças finas
(por exemplo, chapas) percam seu apoio na mesa ou vibrem;
Vida mais longa da ferramenta (menor desgaste);
Melhor acabamento superficial;
Menor força e potência de avanço;
Caminho mais curto do gume, durante o corte. Esta redução é, em média, da
ordem de 3% com redução correspondente do desgaste da ferramenta.
Fresamento discordante ou para cima: Nesse caso, os movimentos de avanço e
corte tem sentidos opostos, iniciando com a espessura mínima de cavaco. O
processo de corte inicia-se com a espessura mínima de cavaco que é encruada
pela compressão peça-ferramenta. Depois de atingir uma espessura adequada é
que o cavaco passa a ser cortado. Isso gera um escorregamento do gume sobre a
peça e um consequente maior desgaste da ferramenta.
O fresamento discordante deve ser usado para casos especiais em que ocorre a
folga entre o fuso e a castanha de comando de avanço da mesa da fresadora. Essa
folga para a fresagem concordante gera um cavaco mais espesso que o esperado,
causando a possível quebra dos dentes ou pastilhas. Outro motivo é quando a
superfície usinada possui resíduos de areia, escamas, irregularidades grande. O
8
fresamento discordante nesse caso penetra abaixo da camada indesejável e evita
o efeito desfavorável sobre a vida da ferramenta.
2.3 Principais acessórios
Os principais acessórios utilizados em operações de fresamento relacionam-se à
fixação da peça na mesa de trabalho. São eles:
Figura 2.10 - Parafusos e grampos de fixação.
9
Figura 2.11 – Calços.
Figura 2.12 - Cantoneiras de ângulo fixo ou ajustável.
Figura 2.13 – Morsas.
Figura 2.14 – Mesa divisora.
Figura 2.15 - Divisor universal e contraponto.
10
É muito importante ressaltar que a instalação de alguns acessórios, na mesa de
trabalho da fresadora, deve ser realizada com muita atenção para evitar erros
dimensionais na usinagem. O exemplo clássico é a instalação de uma morsa. Após
sua fixação na mesa deve-se fazer o seu alinhamento, com o auxílio de um relógio
comparador, apalpando o seu mordente fixo que deverá ficar paralelo ao
movimento da mesa. Também é necessário verificar se não há cavacos que
mantenham a morsa ligeiramente inclinada no plano paralelo ao chão.
Um outro conjunto de acessórios de grande importância está relacionado com a
fixação das ferramentas. Como já foi mencionado, o eixo árvore possui em sua
extremidade um cone e chavetas. Neste cone pode-se fixar um mandril ou uma
ferramenta de haste cônica. Para garantir a fixação utiliza-se uma haste roscada
que atravessa a árvore. As chavetas evitam o deslizamento.
Há ferramentas de haste cônica que podem ser fixadas diretamente no cone de
fixação do eixo-árvore, que pode ser Morse (menor esforço) ou Iso (maior fixação).
Normalmente se tratam de ferramentas relativamente grandes. Para fixarem-se
ferramentas menores, que possuem outra dimensão de cone, utiliza-se um mandril
adaptador, como mostrado pela figura 2.16. Nesta mesma figura pode-se observar
na ponta do mandril a rosca onde se fixa a haste roscada.
Figura 2.16 - Mandril adaptador para ferramentas de haste cônica.
Para ferramentas de maior porte, e consequentemente, maior esforço de
usinagem, é necessário uma maior garantia de que não haja um deslizamento
entre o mandril e a própria ferramenta. Nestes casos o mandril possui chavetas,
que podem ser transversais (quando o mandril é curto) ou longitudinais. A Fig. 2.19
apresenta alguns modelos de mandril.
11
Figura 2.19 - Alguns modelos de mandril.
A Fig. 2.17 apresenta um mandril curto com chaveta longitudinal. A Fig. 2.18 ilustra
o mandril curto com chaveta transversal. A Fig. 2.20 apresenta um mandril porta-
fresa longo com chaveta longitudinal, também denominado de eixo porta-fresa de
haste longa.
Figura 2.20 - Mandril porta-fresa curto com chaveta longitudinal.
Figura 2.21 - Mandril porta-fresa curto com chaveta transversal.
12
Figura 2.22 - Mandril porta-fresa longo com chaveta longitudinal.
2.3 Tipos de Fresadoras
As fresadoras se distinguem pela disposição do eixo árvore e pelas possibilidades
de movimento da peça.
A fresadora horizontal, mostrada na Fig. 2.23, utiliza a fresa montada sobre em
eixo horizontal. É utilizada para trabalho de faceamento na horizontal e para efetuar
ranhuras e perfis retilíneos. A ferramenta mais empregada é a fresa cilíndrica.
Figura 2.23 – Fresa industrial horizontal
13
A fresadora universal, mostrada na Fig. 2.24, é uma derivada da fresadora
horizontal. Pode utilizar as fresas tanto em árvores horizontais como em verticais,
podendo inclinar horizontalmente a mesa. Além dos serviços normais da fresadora
horizontal, também pode efetuar ranhuras helicoidais sobre superfícies cilíndricas e
setores circulares perfilados.
Figura 2.24 – Fresa industrial Universal
A fresadora Vertical, mostrada na Fig. 2.25, dispõe somente do eixo árvore vertical.
São máquinas muito robustas e empregadas em serviços com necessidade de
grandes potenciais. Isto tudo devido à grande rigidez permitida pela forma da
coluna e pela disposição da cadeia cinemática (engrenagens, eixos e rolamentos).
Servem para facear e efetuar ranhuras e perfilados retilíneos ou circulares.
Figura 2.25 – Fresa industrial Vertical
14
As fresadoras especiais enquadram-se na classe das fresadoras que se destinam
a trabalhos específicos. Por exemplo, fresadora copiadora, cortadora
de rodas dentadas, ferramenteira, etc.
A fresadora Ferramenteira, mostrada na Fig. 2.26 é uma máquina muito versátil,
com movimentos no cabeçote vertical e horizontal na mesa. É aplicada para
trabalho em peças pequenas e com formato complicado. A mesa oferece também
inclinação na vertical.
Figura 2.26 – Fresa industrial Ferramenteira
As fresadoras Faceadoras, mostrada na Fig. 2.27, são usadas no faceamento de
peças em grandes lotes. São máquinas muito robustas e de poucos recursos
gerais.
Figura 2.27 – Fresa industrial Faceadora
15
São máquinas bem parecidas com fresadoras convencionais, equipadas com
comando numérico. Podem realizar todas as operações possíveis de fresamento e
com recurso programado. Além destas capacidades as fresadora possuem grande
precisão e repetitividade. São aplicadas na usinagem de peças seriadas ou não,
sendo que não é utilizada para altas produções devidas suas ferramentas serem
colocadas individualmente.
A fresadora CNC não tem manípulos nem alavancas, mas possui uma tela em um
painel repleto de teclas e botões e um grande armário de metal, onde estão
localizados os componentes elétricos e eletrônicos que são responsáveis pelo
controle da operação da máquina. Entre esses componentes, encontra-se o CNC
(comando numérico computadorizado), que é um computador responsável
principalmente pelos movimentos da máquina.
Figura 2.28 – Fresa industrial CNC
2.4 Principio Básico de Funcionamento
Para descrever o funcionamento da fresadora é interessante compreender o
caminho da informação no sistema. Esta trajetória de informação refere-se desde a
idéia do usuário na elaboração de um código “G” para usinagem até o movimento
dos eixos da máquina.
16
Usuário disponibiliza um código “G” de acordo com seu objetivo e
criatividade;
Por meio de uma unidade de processamento, o código “G” é carregado e
executado;
Um programa computacional faz a interação entre o usuário e a máquina;
Este mesmo programa transforma o código “G” em sinais digitais;
Os sinais são enviados a um sistema eletrônico para o processamento dos
sinais;
Já processados, os sinais são enviados aos atuadores;
Os atuadores transformam os sinais processados em um movimento
mecânico.
A Figura 3.5 mostra um diagrama do fluxo de informações do sistema em projeto.
Figura 2.29 – Diagrama da trajetória da informação no sistema
17
2.5 Características de um Sistema CNC
2.30 – Diagrama da trajetória da informação no sistema
Possibilidade de armazenar em memória mais do que um programa CNC.
Permitem a edição, modificação e teste de programas CNC junto à máquina
de ferramentas.
Permite a utilização de ciclos e sub-rotinas.
Facilidades no setup de posicionamento e alinhamento.
As máquinas CNC podem efectuar diagnósticos on-line, permitindo a
detecção de avarias, ou de sinais de uma avaria iminente.
Interface de comunicações normalizado.
2.6 Vantagens e desvantagens da maquina CNC
Durante cerca de oito anos, entre 1952 e 1960, a utilidade desse novo tipo de
tecnologia foi testada nos mercados dos Estados Unidos e da Europa. Os usuários
de máquinas-ferramenta, desconfiados da eficiência dos equipamentos e
assustados com os preços elevados, não aderiram imediatamente ao novo
conceito de produção. Apenas poucas indústrias, como a aeronáutica e a
automobilística, tinham condições financeiras para adquirir este tipo de
equipamento.
Com a redução progressiva dos custos e o aumento da capacidade de cálculo dos
controladores eletrônicos, a tecnologia CNC popularizou-se entre indústrias
pequenas e médias. Hoje, é praticamente impossível imaginar a indústria,
principalmente os setores mecânico e metalúrgico, sem a presença de máquinas-
ferramenta CNC.
18
Os benefícios trazidos pela aplicação de comandos numéricos a máquinas-
ferramenta foram inúmeros:
Fabricação de peças de geometrias mais complexas, tolerâncias
dimensionais mais estreitas e melhor acabamento superficial;
Maior repetitividade das características do produto: as peças produzidas são
idênticas umas às outras, independentemente dos fatores humanos;
Redução da fadiga dos operadores humanos, que passam a ser
responsáveis apenas por tarefas de preparação, programação e controle de
produção das máquinas;
Flexibilização da produção, ou seja, possibilidade de fabricação de
pequenos lotes de uma grande variedade de peças, sem que para isso
sejam necessários ajustes demorados no equipamento;
Mas como frequentemente ocorre no campo das inovações tecnológicas, o uso das
máquinas CNC também trouxe alguns problemas, como:
Necessidade de investimentos relativamente elevados para aquisição dos
equipamentos;
Necessidade de treinamento e capacitação de mão-de-obra, para utilização
de todo o potencial tecnológico das máquinas;
Desemprego nos segmentos de indústria onde foi instalado.
Alguns desses problemas, no entanto, poderiam ser solucionados na própria
empresa. Assim, a recapacitação dos operários para novos postos de trabalho ou
até sua absorção pelos próprios fabricantes dos equipamentos automáticos é
soluções viáveis, que dependem basicamente da política social da empresa.
2.7 Máquinas Ferramenta CNC
19
A linguagem CNC de uma máquina ferramenta (fresadora, torno, electro-erosão,
furadora, oxicorte, punceonadora, etc.) corresponde a um determinado de palavras,
que se podem associar dentro de determinada sintaxe (regra), permitindo controlar
esta máquina. Função do sistema, estes controlam os movimentos (substituindo as
manivelas de acionamento do operador por motores e respectivos controladores) e
liga desliga dispositivos aplicados (motor da árvore, bomba do lubrificante de corte,
mecanismo de fixação de peça, mecanismo de fixação/mudança de ferramenta,
etc.).
Uma máquina ferramenta CNC, função das sua capacidades, pode envolver mais
ou menos eixos (dois eixos para: tornos comuns “plotter”, oxicorte, etc, três eixos
para fresadoras comuns e quatro ou mais eixos nas máquinas complexas, como
seja o caso dos centros de maquinagem), sistema de leitura de posição (ráguas
digitais, etc.), mais ou menos sensores de acção (controlo da paragem orientada
da árvore, garantir fixação correcta da ferramenta, fins de curso, etc.). Ter em
atenção, que dependendo das suas capacidades, a programação de um sistema
será mais ou menos complexo de programar.
2.7 Etapas de usinagem com tecnologia CNC
20
Recebimento do desenho: Da mesma forma como no processo convencional, a
primeira etapa da usinagem inicia-se através do recebimento do desenho da peça.
Que deve ser analisado, interpretado e compreendido. É muito importante observar
as notas, que algumas vezes trazem detalhes como chanfros ou raios de
concordância que não estão graficamente representados.
Desenho em CAD: O ideal para trabalhar em CNC é receber o desenho em CAD.
Caso isto não ocorra e dependendo da complexidade da peça, deve-se desenhá-lo,
pois muitas das coordenadas necessárias à programação estão implícitas nos
desenhos cotados de forma padrão, e em muitos casos seu cálculo é complexo e
sujeito a erros. Já, a obtenção de dados do desenho em CAD ocorre de forma
rápida e precisa. É de grande importância definir neste momento o ponto de
referência que será utilizado para a programação, ou seja, deve-se escolher o
ponto zero - peça. Caso o desenho tenha sido recebido em CAD deve-se o moves
de modo que o ponto escolhido seja posicionado nas coordenadas X=0 e Y=0.
Planejamento do processo: Também, da mesma forma como ocorreria na
usinagem convencional, deve-se realizar a etapa do planejamento do processo de
usinagem. Esta é, com certeza, a etapa mais importante e mais complexa de todo
o procedimento, pois envolve a definição da forma de fixação da peça na máquina,
a definição da seqüência de usinagem, a escolha das ferramentas para cada etapa
do processo e a determinação dos dados tecnológicos para cada ferramenta
(velocidade de corte, velocidade de avanço, rotação da ferramenta, profundidade
de corte, número de passadas, rotação da ferramenta, etc.). Dependendo da peça
em questão pode-se utilizar dispositivos padrão como uma morsa ou grampos de
fixação, mas algumas vezes deve-se projetar e construir um dispositivo específico
que atenda a características próprias de cada situação. Exemplo disto seria a
necessidade de se soltar a peça no meio do programa para vira-la e fixá-la
novamente para continuar a usinagem, mas garantindo as relações geométricas
com a fixação inicial.
Levantamento das coordenadas: Conhecida a forma de fixação da peça e o
processo de usinagem pode-se voltar ao CAD e realizar o levantamento das
coordenadas que serão relevantes na programação. Deve-se prever pontos de
21
entrada e saída da ferramenta e observar possíveis colisões com detalhes da peça
e também com o próprio dispositivo de fixação.
Programação: Tendo em mãos as coordenadas obtidas do desenho da peça e
conhecendo a seqüência de operações pode-se escrever o programa. É importante
que o programa seja bem comentado, facilitando as possíveis alterações e
correções que possam ser necessárias. O uso de sub-rotinas deve ser explorado,
tornando-o menor e de mais fácil manutenção.
Deve-se explorar todos os recursos que a máquina oferece para tornar o programa
menor e mais eficiente, tais como ciclos de desbastes internos, ciclos de furação,
rotação de coordenadas e deslocamento de referência entre outros. No caso de se
utilizar um software para a programação, deve-se fazer a transmissão do programa
para a máquina.
Simulação Gráfica: Na realidade esta etapa ocorre juntamente com a
programação, mas devido a sua importância será destacada como uma fase
específica. A simulação gráfica é uma ferramenta que deve ser explorada ao
máximo pois permite detectar erros de programação que podem por em risco a
peça, as ferramentas, o dispositivo de sujeição e até mesmo a máquina.
Deve-se utilizar principalmente o recurso de zoom para verificar pequenos detalhes
e também a simulação em ângulos diferentes (topo, frontal, lateral, etc.). Mesmo
quando se utiliza um software de simulação gráfica, deve-se realizar a simulação
fornecida pela máquina, para garantir que o programa está funcional.
Uma observação importante é que algumas funções do programa só podem ser
simuladas corretamente após realização do setup de ferramentas (que será
discutido mais adiante) pois dependem dos valores do diâmetro para serem
calculadas. Mesmo assim, é um bom momento para verificar a existência de erros
grosseiros (sinal invertido, coordenadas trocadas, falta de uma linha, etc.).
Montagens: É a primeira etapa de setup da máquina. Deve-se montar o dispositivo
de fixação e as ferramentas. A montagem do dispositivo de fixação da peça é
cercada de cuidados, pois deve-se limpar cuidadosamente a mesa de trabalho da
máquina e a superfície de apoio do dispositivo.
22
Além disto sua fixação deve observar, quando necessário, o paralelismo com os
eixos de trabalho, através da utilização de um relógio apalpador (normalmente
fixado no fuso da máquina).
Na montagem das ferramentas deve observar uma cuidadosa limpeza dos suportes
além de garantir um bom aperto, evitando que ela se solte durante a usinagem.
Durante a fixação das ferramentas nos suportes deve-se buscar mante-las o mais
curtas possível, de modo a evitar flanbagens e vibrações, mas não se pode
esquecer de verificar a possibilidade de impacto do suporte da ferramenta com
obstáculos oferecidos pela peça ou pela fixação. Por fim, quando da instalação das
ferramentas na máquina, deve-se ajustar os bicos de fluido refrigerante de modo
que todas as ferramentas sejam refrigeradas.
Setup de fixação e ferramentas: Após a instalação do dispositivo de fixação e do
ferramental deve-se informar ao CNC as características que os definem. No caso
do dispositivo de fixação deve-se informar as coordenadas X e Y que foram
utilizadas como referência na programação, ou seja, devessem definir o zero-peça.
Para cada ferramenta deve-se informar o seu diâmetro e o seu comprimento
(referência do eixo Z). Após esta etapa pode-se realizar com segurança a
simulação gráfica oferecida pelo CNC da máquina.
Execução passo-a-passo: Depois de realizado todo o setup da máquina e a
depuração do programa através da simulação gráfica podem-se finalmente
executar a primeira peça, denominada normalmente de peça piloto, que sempre
que possível não deve fazer parte do lote, já que existe grande possibilidade de
ocorrerem falhas não previstas. Sua execução é realizada no modo passo-a-passo,
ou seja, cada linha do programa só será executada após liberação realizada pelo
operador.
Além disso, a velocidade de movimentação pode ser controlada permitindo realizar
aproximações lentas e seguras. Pode-se ligar e desligar o fluido refrigerante a
qualquer instante de modo a permitir melhor visualização dos movimentos. Esta
etapa permite verificar detalhes não previstos na etapa de programação e não
visualizados na simulação.
Quando se encontra alguma linha com algum erro ou necessidade de alteração
pode-se
23
parar a usinagem, afastar a ferramenta da peça, alterar o programa e reiniciar a
partir desta linha, continuando a analisar o programa.
Execução do lote: Após a execução passo-a-passo ter sido concluída com
sucesso e todas as correções necessárias terem sido realizadas pode-se passar a
execução das peças do lote. É a etapa final onde as vantagens da tecnologia CNC
vão surgir.
Resumindo, têm-se as seguintes etapas:
1. Recebimento do desenho.
2. Desenho em CAD.
3. Planejamento do processo.
4. Levantamento das coordenadas.
5. Programação.
6. Simulação gráfica.
7. Instalação das ferramentas.
8. Setup de ferramentas.
9. Execução passo-a-passo.
10. Execução do lote.
2.8 Sistemas de Coordenadas
Um sistema de coordenadas garante a localização de um ponto. Em fresadoras
utiliza-se um sistema de três coordenadas, padronizadas de X, Y e Z e que definem
um ponto no espaço.
Por convenção o Z sempre é o eixo que gira. No caso de uma fresadora vertical o
eixo vertical será o Z e terá valores positivos para cima. Dos eixos que restam o
maior é denominado de X e terá valores positivos para a direita (eixo horizontal
longitudinal,). Assim fica o ultimo eixo será o Y com valores positivos indo em
direção à máquina (horizontal transversal). A figura
2.3 ilustra estes eixos.
24
Figura 2.31 Eixos cartesianos em uma fresadora CNC.
2.9 Programação CNC básica
A linguagem de programação CNC mais difundida no Brasil é a linguagem ISO,
também muito conhecida por código G. Um programa CNC escrito nesta linguagem
é composto por linhas, normalmente denominadas de blocos. Cada bloco é
formado por comandos, também chamados de palavras, que controlam as funções
da máquina. Essas palavras podem indicar movimentos dos elementos da
máquina, coordenadas da geometria da peça e também funções da máquina.
2.10 Informações de Geometria
X – Movimento horizontal longitudinal.
Y – Movimento horizontal transversal.
Z – Movimento vertical.
R0 – Raio de circunferência (pode ser positivo ou negativo, e o sinal é obrigatório).
I – Centro de circunferência no eixo X.
J – Centro de circunferência no eixo Y.
K – Centro de circunferência no eixo Z.
2.11 Funções Auxiliares
N – Numeração das linhas do programa.
25
O - Número do programa (até quatro dígitos).
S - Rotação do fuso (de 150 até 7500 rpm).
E - Ponto zero - peça (de 1 até 48).
H - Comprimento da ferramenta (de 1 até 99).
D – Diâmetro da ferramenta (de 1 até 99).
F – Velocidade de avanço em mm/min.
Q – Passo em ciclos fixos.
( - Comentários.
2.12 Códigos M básico
M0 - Parada do programa. Aguarda pressionar-se a botoeira START para
continuar.
M1 - Parada condicional do programa. Opera como M0, mas depende de uma
chave no painel.
M2 - Fim de programa.
M3 - Aciona fuso no sentido horário.
M4 - Aciona fuso no sentido anti-horário.
M5 - Desliga o fuso.
M6 - Troca a ferramenta atual pela ferramenta especificada (1 até 21).
M8 - Aciona refrigerante de usinagem.
M9 - Desliga refrigerante de usinagem.
2.12 Códigos G básico
Avanço rápido (G0)
Utilizado para posicionar a ferramenta com os eixos se movimentando na maior
velocidade fornecida pela máquina. Quando se utiliza este comando com as três
coordenadas primeiro move-se o eixo Z, e em seguida movem-se os eixos X e Y
simultaneamente, em 45º até que um dos eixos atinja seu objetivo. O eixo restante
segue seu caminho sozinho.
26
Avanço linear (G1)
É o comando utilizado para movimentar a ferramenta com velocidade de avanço
controlada pelo parâmetro F. Todos os eixos se movem simultaneamente.
Interpolação circular horária com definição do raio (G2)
Movimenta a ferramenta em um arco de circunferência de raio programado pelo
parâmetro R0, no sentido horário. A velocidade de avanço pode ser determinada
por F. Não é possível executar uma circunferência completa com este comando.
Gera-se um erro quando o raio programado não é suficiente para ligar o ponto
inicial ao final.
Interpolação circular horária anti-horária (G3)
É um comando similar ao G2, sendo que a diferença é o sentido em que o giro
ocorre. No caso de G3 o sentido é anti-horário. Possui a estrutura que utiliza o raio
e também a definição de centro. Maiores detalhes podem ser observados no
comando G2.
Pausa do Programa (G4)
Em algumas situações é necessário paralisar a execução do programa por um
determinado tempo. Através deste comando pode-se programar o parâmetro P que
definirá, em milésimos de segundo, este tempo de parada.
Plano de Trabalho (G17, G18 e G19).
Para o correto cálculo das interpolações circulares é importante que o comando da
máquina conheça o plano no qual a usinagem está sendo efetuada. É um comando
sem parâmetros. Como são três os possíveis planos de trabalho têm-se três
comandos distintos:
G17 - Plano de trabalho XY
G18 - Plano de trabalho ZX
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G19 - Plano de Trabalho YZ.
Unidade de Programação (G20 e G21)
Podem-se programar as coordenadas utilizando valores em polegadas ou em
milímetros. Os dois códigos são modais e não possuem parâmetros.
G20 – Unidade em polegadas
G21 – Unidade em milímetros
Sistemas de Coordenadas (G90 e G91)
A programação CNC envolve coordenadas geométricas. No desenho estas
coordenadas podem ser baseadas em um único ponto ou estarem encadeadas
umas com as outras. Em outros casos um mesmo desenho pode utilizar as duas
técnicas. Sendo assim pode-se optar por utilizar coordenadas absolutas ou
incrementais.
G90 - Sistema de coordenadas absolutas
G91 - Sistema de coordenadas incrementais
2.13 Estrutura Geral de um Programa
Para o desenvolvimento de um programa CNC devem-se seguir as regras
sintáticas de cada comando e os movimentos determinados pelo processo de
fabricação elaborado. Algumas partes do programa são padronizadas, e são
apresentadas abaixo. Um detalhe a ser ressaltado é a chamada linha de
segurança, cuja finalidade é colocar alguns parâmetros e comandos modais em
valores conhecidos, evitando que valores definidos por programas executados
anteriormente mantenham-se ativos.
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REFERÊNCIAS
Manual de Programação CNC 8035 Ref 1009 – FAGOR AUTOMATION, 2011.
Comando Numérico Computadorizado – Apostila SENAI “Roberto Mange” –
Campinas.
Apostila de Comando Numérico Computadorizado Faculdade SENAI de Tecnologia
Mecatrônica – São Caetano do Sul Curso Técnico em Mecatrônica.
Apostila de CNC Comando Numéricos Computadorizados Torneamento – Sidnei
Domingues da Silva – Editora Èrica.
Manual de Programação e Operação CNC SIEMENS 810 D - Indústrias ROMI S.A.
FERRARESI, D. Fundamentos da Usinagem dos Metais. Editora Edgard Blücher,
São Paulo,751p.
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ORIENTAÇÕES DO PROFESSOR
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