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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA GRADUAO EM ENGENHARIA MECNICA EMC 5202 USINAGEM DOS MATERIAIS

Torno CNC

Equipe Lian Kobarg Cercal Rogerio Gomes Srgio Koerich Lohn Thiago Krting Nunes

Professor Lorival Boehs

Florianpolis, 02 de junho de 2009

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Sumrio1. Resumo .........................................................................................................................1 2. Introduo as mquinas de comando numrico .................................................................4 3. Exemplo de Aplicaes ......................................................................................................................5 4. Histrico e Evoluo .......................................................................................................6 5. Vantagens do Torno CNC................................................................................................................. 9 6. Programao CNC............................................................................................................................11 7. Caractersticas da Unidade Mecnica ...........................................................................................24 8. Subsistemas ......................................................................................................................................26 9. Tipos e Classificao dos Tornos CNC...........................................................................................68 10. Clula flexvel de manufatura........................................................................................................74 11. Exemplos de Fabricantes..............................................................................................................75 12. Caso de Engenharia........................................................................................................................78 13. Concluses.......................................................................................................................................82 14. Referencias......................................................................................................................................83

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1. Resumo

O objetivo do presente trabalho expor os principais subsistemas e tipos de tornos CNC, abrangendo desde os tornos CNC at os centros de torneamento. Alm de expor uma srie de aplicaes e vantagens para o uso dessa mquina ferramenta. A pesquisa em relao a essa mquina ferramenta foi feita mediante a consulta de catlogo dos principais fabricantes e por trabalhos tcnicos, disponibilizados pelos fabricantes ou produzido por professores vinculados a essa rea. Dessa forma geramos um relatrio que caracteriza com abrangncia essas principais caractersticas, de forma bem ilustrada e clara.

2. Introduo as mquinas de comando numrico

2.1. O que comando numrico?

O Conceito do Comando Numrico (CN) est exatamente no princpio de transmisso de comandos/dados por meio de nmeros. Ou seja, o Comando Numrico um sistema capaz de receber informaes atravs da entrada prpria de dados e transmiti-las em forma de comando a uma mquina ferramenta. Tambm podemos entender o Comando Numrico como uma forma de automao programvel, baseada em softwares compostos de smbolos, letras e nmeros. O cdigo de instrues formado por blocos de informaes, que so grupos de comandos suficientes para permitir que a mquina realize uma operao individual. Cada bloco tem uma seqncia e executado numa ordem numrica. Um conjunto de instrues forma um PROGRAMA NC. Para entender o princpio bsico de funcionamento de uma mquina ferramenta Comando Numrico, pode-se dividi-la, genericamente, em duas partes: a primeira, uma unidade de assimilao de informaes, recebidas atravs da leitora de fitas, entrada manual de dados, micro, entre outros; a segunda, uma unidade calculadora, onde as informaes recebidas so processadas e retransmitidas s unidades motoras da mquina ferramenta. O circuito que integra a mquina-ferramenta ao CN denominado de interface. O Comando Numrico pode ser utilizado em qualquer tipo de mquina-ferramenta. Sua aplicao tem sido maior nas mquinas de diferentes operaes de usinagem, como Tornos, Fresadoras, Furadeiras, Mandriladoras e Centros de Usinagem. Basicamente, segundo apostila de iniciao do SENAI (Mariano Ferraz), sua aplicao deve ser efetuada em empresas que utilizem as mquinas na usinagem de sries mdias e repetitivas ou em ferramentarias, que usinam peas complexas em lotes pequenos ou unitrios.

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O assunto especfico que ser tratado neste texto sero os tornos a CNC. Mas e o que vem a ser esta sigla? Ela significa Comando Numrico Computadorizado. A distino entre CN e CNC somente com referncia ao comando em si. Os programas sero sempre chamados de Programas CN ou NC. O CNC pode ser, alm de interrompido, modificado. A mquina dotada de Comando Numrico Computadorizado, tem seus acionamentos controlados por sistema eletrnico que por sua vez comandado por um computador que auxilia no arquivamento de parmetros de funcionamento e dados de ferramentas e dimenses de peas tambm chamado de Programa, o programa de usinagem nada mais do que uma seqncia de informaes inseridas no comando da mquina e codificado para o sistema binrio, e esse interpretado por um CLP que envia sinais refinados ao motores responsveis por acionamento dos eixos de deslocamento de carros e mesas de mquinas operatrizes. Para formalizar os termos que sero utilizados daqui por diante neste texto, faz-se aqui a seguinte definio: NC (Numerical Control): Comando Numrico (CN); CNC (Computerized Numerical Control): Comando Numrico baseado em Computador (CNC).

2.2. Mquinas CNC X Mquinas Convencionais?

Usar uma mquina CNC no significa substituir o operador por um computador, pode-se fazer qualquer coisa que se faa em uma mquina CNC em mquinas convencionais. As principais diferenas so a produtividade e repetibilidade das peas sendo que em alguns casos a diferena de tempos pode ser considerada infinita, pois a complexidade das peas pode exigir um empenho sobrehumano do operador. Falando desta maneira pode-se at entender que o ganho do CNC sobre o convencional no to grande, porm isso um grande equivoco, pois a partir do advento do CNC foi possvel criar peas com geometrias de extrema complexidade em tempo recorde, peas, cuja fabricao era possvel apenas nas mos experientes de um exmio mestre modelador.

Peas com geometrias complexas. Peas de grande preciso dimensional. Peas com alto grau de acabamento na superfcie usinada. Em peas que utilizando-se do sistema convencional resultam em grande nmeros de refugos e retrabalhos.

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Podemos perceber isto nas linhas aerodinmicas dos automveis modernos com formas complexas e bonitas que se alteraram com muita rapidez. No inicio da fabricao dos automveis em srie, os modelos T de Henry Ford, por exemplo, todos os carros eram iguais e da mesma cor, o consumidor era obrigado a optar entre comprar aquele carro que todos tinham ou ficar sem. Hoje a colocao de um novo modelo to rpida, que o consumidor se sente s vezes at incapaz de se decidir qual escolher.

2.3. Constituio Bsica de uma Mquina CNC:

Para realizar uma breve contextualizao, ainda sem iniciar uma explanao sobre os subsistemas de um Torno CNC, podemos dividir as mquinas a CNC, genericamente, em 3 partes componentes. A mquina em si. a parte mecnica, o que antes era a mquina convencional.

Figura 1.1 Parte Mecnica de Mquina CNC

O Comando ou Controle Numrico. o equipamento responsvel pela interpretao do programa CNC e traduo em comandos que so enviados ao CLP (Computador Lgico Programvel) aos microswitches (chaves ou vlvulas eletromecnicas acionadas por impulsos eletrnico) para acionamento dos eixos. ainda responsvel pelo gerenciamento da interface da mquina com o operador (display, botes, acionadores, etc.)

Figura 1.2 O Comando Numrico

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Os Servo-Motores. Estes giram na velocidade e tempo necessrios para que cada eixo atinja os valores de posio e velocidades, estipulados em cada bloco do programa CNC.

Figura 1.3 Servo-motor de uma mquina CNC

3. Exemplo de Aplicaes

Os tornos em geral tm uma ampla e importante aplicabilidade para a fabricao em engenharia. Nesta seo se apresentara fotos com o intuito de dar uma idia inicial sobre as aplicaes, atravs de exemplos especficos. O torno CNC possui diversas aplicaes, destacam-se entre elas usinagens de grande preciso dimensional, peas de grande complexidade geomtrica e de fabricao. As principais vantagens de se utilizar o torno CNC em detrimento de outros tambm so os curtos ciclos de trabalho, rpida preparao da mquina entre uma pea e outra.

3.1. Implantes dentrios

O implante dentrio uma das maiores conquistas da odontologia. O primeiro implante foi patenteado nos EUA em 1901, sendo que os primeiros trabalhos no Brasil comearam a partir da dcada de 60. Desde ento, esta tcnica vem se aperfeioando, tendo a sua aplicao crescente de forma vertiginosa. Em funo do material que titnio e da geometria, a usinagem dos implantes dentrios tem exigncias bem particulares.

Figura 2.1 Diferentes tipos de implante dentrio

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3.2. Produo flexvel

A diversificao de produtos nas empresas, a rpida substituio dos modelos produzidos e a forte concorrncia internacional fazem com que a produo de um mesmo item seja reduzida drasticamente, privilegiando a produo flexvel. Da a importncia das mquinas-ferramenta CNC para viabilizar esse novo formato de produo que o competitivo mundo globalizado exige das indstrias. [1]

Figura 2.2 - Produo flexvel 3.3. Torneamento duro

Torneamento duro uma operao de usinagem de acabamento por rotao de peas com mais de 48 Hrc de dureza. Operaes como torneamentos longitudinais, faceamentos e rosqueamentos podem ser realizadas em tornos CNC. Os tornos CNC devem ser rgidos e as ferramentas de corte mais utilizadas so as pastilhas de cermica e CBN. Dependendo do material a ser trabalhado, a usinagem pode ser feita a seco ou utilizando-se leos solveis. [5] Para o torneamento duro destaca-se a no necessidade da retificao na grande maioria dos casos. Lotes grandes de fabricao. Trabalhos dedicados para um nico tipo de pea ou uma famlia de peas semelhantes. Usinagem de peas simples de baixo custo ou de mdia complexidade. Ideal para trabalhos a partir de barras. Aplicaes com magazines de carga e descarga automtica de peas pr-formadas.

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4. Histrico e Evoluo

A grande evoluo dos tornos automticos CNC deve-se fundamentalmente, graas ao emprego de novos materiais e componentes mecnicos, eltricos e eletrnicos. Na parte mecnica, foram desenvolvidos novos conceitos construtivos e criados novos componentes, que sem dvida, provocaram uma verdadeira revoluo na arte da construo de mquinas-ferramenta como, por exemplo:

Tornos universais CNC clssicos com barramento inclinado para melhor distribuio das foras de corte e evacuao dos cavacos Torres porta-ferramentas com giro de estaes consecutivas da ordem de 0,3 segundos. Carros cruzados, que deslizam sobre guias lineares de alta preciso, atingindo velocidades de avano rpido da ordem de 30 m/min. Acionamentos para ferramentas giratrias, possibilitando operaes de fresamento. Tornos com mais de 10 eixos controlados, permitindo a aplicao de diversos carros portaferamentas. Utilizao de rolamentos de alta preciso com lubrificao permanente para atingir elevadas rotaes da ordem de 15.000 rpm. Contra-pontas deslocveis, que permitem a realizao de usinagens externa e interna no mesmo ciclo de trabalho. Comandos numricos de 32 bits com tecnologia digital. Utilizao de motores de corrente alternada de freqncia varivel para o acionamento do fuso principal, que possibilitam a livre programao das rotaes com variao contnua. Uso de servo-motores de corrente alternada de freqncia varivel para o acionamento dos eixos lineares e circulares. Motores do fuso principal integrados, tipo Built in, muito usados nos tornos automticos CNC de cabeote mvel. Sistemas de medio automtica das coordenadas das ferramentas de corte, dispensando os mtodos de medio destas fora da mquina. Sistemas de medio de peas em processo com correo automtica de medidas. Sistemas de simulao grfica da pea em process [3]

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Ainda segundo Ferrari (2006) algumas datas de importncia sobre a evoluo dos tornos CNC so:

1940 - MARK I : Primeiro computador construdo por Havard e pela IBM. 1949 Contrato da Parson com a USAF para a fabricarem mquinas equipadas com CN. 1952 MIT e Parson colocam em funcionamento o primeiro prottipo CN 1957 Incio da comercializao do CN. 1967 Primeiras mquinas do CN no Brasil. 1970 Aplicaes dos primeiros comandos a CNC 1971 Fabricao pela ROMI do seu primeiro torno com comando CN (Comando SLOSYN). 1977 Comandos numricos com CNC usando tecnologia dos microprocessadores. 1980 Sistemas flexveis de fabricao so aplicadas em larga escala.

5. Vantagens do Torno CNC

Apesar do investimento inicial de uma mquina-ferramenta CNC ser maior que o de uma mquina convencional mecnica, aquela tem uma srie de vantagens que, dependendo das peas a serem usinadas, ter uma relao custo x benefcio melhor que a do equipamento mecnico. E isto acontece na aplicao dos tornos automticos. As principais vantagens da tecnologia CNC so as seguintes:

5.1. Rpida preparao da mquina

Principalmente quando o programa CNC j estiver otimizado e o ferramental de corte disponvel e os meios de fixao disponveis.

5.2. Alta flexibilidade no trabalho

Em funo da rpida preparao da mquina, torna-se econmica a produo, tambm, de pequenas e mdias sries. Mquinas CNC so fundamentais quando se opera em trabalhos just in time.

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5.3. Fcil e rpida alterao do programa CNC

Alteraes de dimenses da pea de trabalho e parmetros de corte, como avanos e velocidades de corte, so realizadas rapidamente mesmo durante a produo.

5.4. Correo de medidas durante o processo

As correes de medidas, devido ao desgaste das ferramentas de corte, so feitas rapidamente pela introduo dos incrementos, deixando as peas dentro das suas tolerncias.

5.5. Trabalho com parmetros de corte otimizados

Como os avanos dos carros porta-ferramentas e a rotaes do fuso principal e das ferramentas acionadas so programveis de forma contnua e sem escalonamentos, possvel de se trabalhar nas suas condies ideais em funo do material que est sendo usinado, das tolerncias e do grau de acabamento superficial.

5.6. Altas rotaes do fuso principal

Esta condio faz com que se atinja tempos de ciclo mais rpidos e acabamentos superficiais ideais, alem de permitir a usinagem de aos endurecidos.

5.7. Altas velocidades de avano rpido

Esta caracterstica fundamental para se diminuir os tempos mortos nas aproximaes e retrocessos das ferramentas de corte.

5.8. Aplicao de ferramentas de corte de alto rendimento

Como metal duro, cermica, CBN e outras de ltima gerao.

5.9. Conforto operacional

Tanto na preparao da mquina, como na sua manuteno.

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5.10. Menor necessidade de manuteno mecnica

Como os acionamentos so feitos atravs de spindle-motors e servo-motores de alto rendimento, fica dispensado o uso de caixas de cmbio, trens de engrenagens, embreagens e outros elementos mecnicos de mquinas.[2]

6. Programao CNC

6.1. Painel de Operao

Para abranger todos os tpicos relacionados programao de mquinas a CNC, iremos iniciar apresentando os componentes bsicos envolvidos nesta programao. O elemento essencial do comando numrico o painel de operao, localizado na mquina-ferramenta e ser esta interface que receber, atravs de alguma forma de transmisso de dados, todas as informaes necessrias para realizao de uma operao de usinagem desejada e tambm registrar o andamento da mesma. Os painis de comando CNC diferem muito de um fabricante para o outro, porm alguns elementos so bsicos entre eles, tais como os mostrados na figura 6.1 e posteriormente descritos. Alm da descrio, possvel visualizar mais detalhadamente os componentes nas figuras subseqentes.

Figura 6.1 Painel de Operao

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6.1.1.

Display / Vdeo

Atravs do display possvel monitorar todo o Status da mquina, assim como efetuar e visualizar testes como os de analise de sintaxe e teste grfico-dinmico, dentre outros.

Label das Softkeys O nome do boto muda de acordo com a pgina de operao

Botes de avano ou retrocesso Avana ou retrocede a pgina de softkeys

Softkeys Botes de interao com o CNC, direto no monitor de vdeo

Figura 6.2 O Display de um comando CNC

6.1.2

Teclado Alfa-numrico

Atravs do teclado do comando possvel promover toda a entrada de dados necessria a execuo de uma determinada pea, fazendo inseres de caracteres que viabilizam a edio de programas, as correes ou alteraes de parmetros etc.

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Vdeo

Teclado de Programao

Teclado de OperaoFigura 6.3 Interface do Comando CNC: teclado de operao e programao

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6.1.3. Seletor de Variao

Atravs dos Seletores de Variao possvel modificar (Diminuir / Aumentar) valores referentes ao Rpm ou Avano programado, dentro de uma determinada faixa estipulada pelo fabricante.

6.1.4. Volante Eletrnico

Atravs do volante eletrnico pode-se operar manualmente a movimentao dos eixos da mquina.

6.1.5. Teclas de Funo

As teclas de funo so utilizadas quando da necessidade de aplicaes especficas, tais como registros de parmetros, inseres de correo de ferramentas, movimentaes manuais e outras.

6.1.5 Botes de segurana / Chave geral

Os botes de segurana tm por objetividade a preservao do equipamento. Quando pressionado causar a parada imediata dos eixos de movimento e de rotao da mquina.

Boto de Emergncia Interrompe todas as funes da mquina

Seletor de Rotao Troca a rotao programada em passos de 50% at 120%

Seletor de Avanos Troca o avano programado em passos de 0% at 150%

Figura 6.4 Interface do Comando CNC

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6.2. O Programa CNC (Composio Bsica de um Programa CNC)

Os programas so geralmente criados na linguagem ISO(G). A linguagem EIA/ISO uma linguagem de cdigos, tambm conhecida como cdigos G. na atualidade a mais utilizada universalmente, tanto na programao manual, como na programao grfica onde utilizado o CAM. A estrutura bsica de um programa CNC estabelecido pela norma DIN 66025. Um programa CNC possui a estrutura mostrada na figura 6.5.

Figura 6.5 - Estrutura de um programa CNC Um programa CN em si um algoritmo, ou seja, um procedimento passo a passo escrito na linguagem de mquina. A estrutura mostrada na figura anterior detalha cada passo a ser seguido na elaborao do programa, de maneira que a mquina compreenda as informaes fornecidas e realiza a operao desejada de maneira correta. Ainda possvel detalhar um pouco mais o contedo de cada uma dessas partes e mais alguns conceitos importantes para o entendimento do funcionamento de um programa CN: Cabealho: Atravs do cabealho do programa so introduzidos o nome do programa e as funes que determinam os modos de programao, necessrios a execuo do programa, tais como o sistema de coordenadas empregado, o plano de trabalho desejado, o sistema de medio e etc. Comentrios: O caractere que define um comentrio parnteses ( instrues ou informaes ao operador. ). O texto de um

comentrio dever estar incluso entre os caracteres "( )" atravs do qual possvel passar

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Dados da ferramenta: A chamada das ferramentas operantes feita atravs da funo auxiliar "T" (formato T4, quatro dgitos), cujos dgitos numricos definem o nmero da ferramenta e corretor, e tambm pelas instrues inerentes a sua utilizao tais como definio de Zero Pea, Definio de rpm e Sentido de giro. Blocos de Usinagem: Um bloco de usinagem contm todas as informaes necessrias execuo de uma etapa do programa.O nmero do bloco pode ser escolhido livremente, obedecendo a uma ordem de aparecimento na programao, porm, no dever haver mais de um bloco com o mesmo nmero. Ponto de troca: O ponto de troca um posicionamento definido na programao para promover as trocas de ferramentas necessrias execuo da pea. Final de Programa: So dados aqui os comando para finalizao do programa, podendo parar o procedimento ou reinici-lo neste ponto. O Final do Programa, cancela a ferramenta em utilizao. Este ponto tambm um Ponto de Troca.

Como comentado, todas as informaes passadas no programa so por meio de funes caractersticas. Estas funes, subdivididas segundo a norma em utilizao, so caracterizadas por letras e nmeros. As letras caracterizam uma tipo de funo e os nmeros identificam um comando especfico dentro daquela categoria. Segue abaixo uma descrio das principais funes utilizadas na norma ISO(G): Funes Preparatrias G: As funes Preparatrias "G" formam um grupo de funes que definem a mquina O que fazer, preparando-a para executar um tipo de operao, ou para receber uma determinada informao. Funes de Posicionamento: As funes de posicionamento so aquelas que definem as coordenadas inerentes s trajetrias a serem executadas pela ferramenta. Podem ser principais ou auxiliares. Funes Miscelneas M: As funes Miscelneas formam um grupo de funes que abrangem os recursos da mquina no cobertos pelas funes preparatrias, de posicionamento, auxiliares, especiais, ou seja, so funes complementares.

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Para tornar mais visual todo o contedo apresentado, a respeito da estrutura, forma de escrever e elementos componentes de um programa CN, apresenta-se abaixo como exemplo um pequeno programa: Cabealho de Programa O 0001 (Nome do Programa) ; N10 G21 G40 G90 G95 ; Chamada de ferramenta N90 G00 X300. Z250. T00 # (Posicionamento do Ponto de troca) N100 T0101 (DESBASTE) ; (Chamada de ferramenta e corretores) N110 G54 ; (Origem Zero Pea). Definio de rotao N130 G96 S280 ; (Programao em Vc / Valor de Vc) N140 G92 S1500 M03 ; (Limite mximo de rpm e sentido de giro) ou (sem variao de rotao) N130 G97 S1500 M03 ; (programao em rpm direto /Valor de rpm e sentido de giro) Blocos de usinagem N160 G00 X50. Z45. M08 ; (Posicionamento rpido e liga refrigerante) N170 G01 X80. Z60 F.25 ; (Interpolao linear com avano programado) Trocas de ferramentas (manual) N220 G00 X300. Z250. T00 ; (Posicionamento do Ponto de troca) N230 M00 # (Parada no programa em caso de troca manual) N240 T0202 ; ACABAMENTO # (Chamada de ferramenta e corretores) N210 G54 # (Origem Zero Pea). ou (automtica) N220 G00 X150. Z150. T00 # (Posicionamento do Ponto de troca) N230 T0202 ; ACABAMENTO # (Chamada da ferramenta e corretores) N240 G54 # (Origem Zero Pea). Final de programa N320 G00 X150. Z150. T00 ; (Posicionamento do Ponto de troca) N340 M30 ; (Final de programa).

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6.3. Mtodos de Programao CNC Podemos fazer uma diviso, diferenciando trs mtodos principais utilizados para a programao CNC: Programao Manual Programao Interativa Programao com sistema CAD/CAM

6.3.1. Mtodos de Programao CNC: Programao Manual O Mtodo manual define uma linguagem universal de programao para as mquinas CNC. Nele o programador interpreta o desenho da pea, calcula os pontos da trajetria da ferramenta, preenchendo um formulrio que poder ser digitado ou enviado diretamente ao operador da mquina, que digitar diretamente nela. Este tipo de programao tem sido facilitado pela utilizao de ciclos automtica, sendo de fcil execuo para geometrias no muito complexas. Ainda possvel listar mais alguns pontos importantes quanto a programao manual: Todos os programadores deveriam ter uma noo bsica sobre este tipo de programao; Exige grande conhecimento de aritmtica; Usada por muitas empresas onde as geometrias no so muito complexas e com quantidades de peas de mdias para altas; Propicia uma boa flexibilidade de correo de erros.

Figura 6.6 Programao Manual 6.3.2. Mtodos de Programao CNC: Programao Interativa Este mtodo, no qual o programa criado diretamente na mquina, atravs da interface do comando CNC, tem se tornado cada vez mais popular. Este mtodo descreve a programao direta no cho de fbrica, sendo viabilizado devido aos recursos dos novos CNC, como um menu grfico ou interativo (funes), que permite ao programador verificar as diferentes entradas feitas no programa.

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mais utilizado em eventuais modificaes, para otimizao de programas na mquina, e na programao de peas relativamente simples em oficinas de fabricao. Algumas caractersticas importantes do mtodos so: O programa criado a partir de um menu grfico ou interativo (funes), que permite ao programador verificar as diferente entradas feitas no programa; Normalmente, permite uma simulao daquilo que foi criado; A maioria dos comandos atuais permite que a programao seja feita simultaneamente com a mquina operando; Apesar de um programa ser gerado na mquina, normalmente ele armazenado em algum computador central para posterior utilizao.

Figura 6.7 Simulao direta no CNC 6.3.3 Mtodos de Programao CNC: Programao com Sistema CAD/CAM Trata-se de uma programao de alto nvel, e ajuda o programador em trs reas principais: clculos matemticos,programao comum para diferentes tipos de mquinas e prticas de usinagem. Existem dois tipos bsicos de sistemas CAM: Sistema CAM Linguagem (antigos); Sistema CAM Grfico (atuais). O sistema CAM Linguagem escrito em uma linguagem similar a C ou outra

linguagem qualquer, contudo numa forma semelhante programao manual. Quanto ao sistema CAM Grfico, normalmente so escritos atravs de sistemas grficos, de modo que h um feedback visual do programa feito. Existe uma seqncia de passos sugerida para a programao CAM: Verificao das informaes gerais: nmero da pea, material, prazos, nome do arquivo, etc.; Definio da geometria e contornos: criando os elementos base da geometria e definindo (fechando) os contornos/superfcies que sero usinados; Ajuste da geometria criada (do CAD): verificar a escala do desenho, definindo a parte que

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interessa do desenho, retomando o ponto-zero, e analisando as caractersticas de desenho Definio das operaes de usinagem. Para melhor entender o conceito aqui tratado, interessante detalhar-se o sistema CAD e, aps, o sistema CAM. Apresentam-se, assim, as principais caractersticas de cada um desses, seu funcionamento, as vantagens apresentadas, entre outros pontos interessantes.

6.3.3.1. CAD (Desenho Assistido por Computador):

A aplicao do sistema informatizado de desenhos tem sido maior a cada dia, e seus benefcios so imensurveis. Primeiramente aplicado Engenharia sempre foi parte fundamental do processo de construo, mas hoje todos os segmentos da cincia utilizam e se interagem por meio do sistema CAD. No sistema CAD se reduz e muito o tempo para concluso de projetos, eliminando tambm a construo de maquetes principalmente da construo civil. Atualmente o desenvolvimento auxilia a construo de prottipos em minutos, sem que seja necessrio o envolvimento de alta estrutura fabril e muito menos trabalhos manuais de modelao. Alguns exemplos de Softwares de CAD acessveis no Brasil so: AutoDesk AutoCAD, AutoDesk Inventor, AutoDesk Mechanical Desktop, AutoDesk Revit, Solidworks, ProEngineer, Catia, Unigraphics, SolidEdge, MicroStation, PowerShape, TopSolid entre outros. O Sistema CAD torna possvel para os projetistas: Criar a representao geomtrica dos artefatos que esto sendo projetados (podendo-se tanto criar algo novo, como modelar algo existente, utilizando-se de engenharia reversa); Dimensionar e definir tolerncias; Gerenciar configurao (Mudanas); Documentar o desenvolvimento; Trocar informaes sobre produtos entre equipes e organizaes.

Figura 6.8 Aplicao do CAD em engenharia reversa 6.3.3.2. CAM (Manufatura Assistida por Computador):

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A complexidade dos produtos no setor da usinagem sempre tornou moroso o processo de programao de mquinas CNC exigindo muita mo-de-obra para um volume de trabalho que forava as empresas a faz-lo. O sistema CAM geralmente conciliado com CAD, chamado tambm de CAD/CAM responsvel por gerar o cdigo de programa para mquinas CNC a partir de um desenho ou modelo criado ou importado para o ambiente do sistema que reconhece os parmetros e percursos fornecidos pelo programador. Alguns exemplos de Softwares de CAM acessveis no Brasil so: MasterCAM, GibbsCAM, EdgeCAM, Cimatrom, WorkNC, ProCAM, Pitgoras, TopCAM, PowerMill entre outros. Sem o sistema CAM: O produto projetado usando CAD; Cada maquina programada separadamente para produo; Ou os Empregados so treinados para a produo. Com o sistema CAM: O Produto projetado usando CAD; Especificaes do produto so enviadas pela rede para cada mquina; As mquinas possuem inteligncia para produzir sem interferncia humana.

Figura 6.9 Integrao CAD/CAM

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6.4. Simulao de programas CNC

Indstrias fabricantes de componentes usinados e fornecedores de moldes e matrizes que necessitam desenvolver programas CAM so os principais usurios das ferramentas de simulao. Devido a diversos fatores, faz-se necessria a verificao prvia dos programas gerados por meio de ferramentas computacionais, como meio de se evitar possveis danos ao equipamento e/ou ao seu operador, alm de economizar tempo e custos de projeto e produo. H no mercado diversos produtos que realizam este tipo de trabalho, dentre os quais podem ser citados o Vericut (CGTech - www.cgtech.com), o Virtual NC (Delmia Solutions www.delmia.com), Predator Virtual CNC (Predator Software - www.predator-software.com), etc. Na simulao de Mquinas CNC, as condies de fixao e posicionamento devem espelhar a realidade e todos os elementos que podem ter contato devem ser modelados detalhadamente. O programa a ser checado deve ser o mesmo que enviado mquina; desta forma pode-se verificar se houve alguma falha durante a programao CAM ou mesmo durante o ps-processamento do programa.

Figura 6.10 - Virtuan Numeric Control (VNC)

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Figura 6.11 - Vericut- Machine Sim

7. Caractersticas da Unidade Mecnica

7.1. Alta Preciso

A alta preciso de um torno CNC o que o faz aplicvel a usinagens de grande exigncia dimensional. Essa alta preciso advm de detalhes construtivos anteriormente citados. Podemos relacionar o timo acabamento proporcionado por ela, dispensando na maioria das vezes processos posteriores de retificao especialmente para eixos de ajuste e peas de contato como roll drives com tolerncias bastante restritas.

Figura 7.1 Detalhe de Micrografica de usinagem CNC

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7.2. Alta repetibilidade

Por existir a possibilidade de utilizar sempre a mesma rotina na usinagem (o programa de CN), a repetibilidade extremamente alta, o que bastante necessrio em situaes de produo seriada.

Figura 7.2 Produo seriada em usinagem

7.3. Elevado grau de rigidez

O elevado grau de rigidez de suma importncia para que as propriedades anteriores se efetivem, se o sistema sofrer grandes deformaes a preciso ser afetada. Alem disso com elevada rigidez diminui-se os deslocamentos nos modos de vibrao, e faz com que eles aconteam em freqncias maiores se distanciando da faixa de utilidade, evitando com que as vibraes do sistema atrapalhem o processo.

Figura 7.3 Deslocamentos da ferramenta ocasionado por vibraes

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7.4. Elevada velocidade de deslocamento dos carros

A elevada velocidade de deslocamento dos carros, permite avanos bastante grandes de modo a diminuir o tempo de usinagem, contribuindo significativamente para o aumento de produo

7.5. Baixo nvel de desgaste dos componentes

Por possuir mecanismos diferentes de movimentao, utilizando tecnologias mais apuradas em seus elementos como guias por esferas e outros sistemas etc. O desgaste dos componentes do torno bastante pequeno

8. Subsistemas

8.1. Subsistema de suporte

A base do torno projetada para ter mnima distoro trmica e absorver o mximo de vibraes. Nesse exemplo a estrutura interna nervurada, garantindo grande rigidez torcional. A plataforma e base so fundidas em uma nica pea de ferro fundido e as cavidades internas so preenchidas com material com caractersticas absorvedoras de vibraes.

Figura 8.1 Corte transversal da plataforma do torno mostrando as cavidades internas

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Figura 8.2 Base e plataforma do torno em ferro fundido

8.2. rvore principal

O eixo-rvore o dispositivo que permite o movimento da pea e conseqentemente o seu usinamento. Estando montada no cabeote e apoiada em rolamentos de esferas de contato de alta preciso, possibilita atingir rotaes em torno de 4000 rpm. O seu centro vazado permitindo a usinagem de barras. O sistema de rolamentos pr-tensionado, minimizando folgas, e trabalha com lubrificao permanente. O eixo-rvore projetado visando uma excelente preciso de giro, com mnima elevao de temperatura dos rolamentos, mesmo operando em regime contnuo em altas rotaes.

Figura 8.3 - Eixo-rvore e cartucho

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A fixao das barras feita por intermdio de um conjunto de pinas, as castanhas, que realizam a sujeio graas um cilindro hidrulico ou pneumtico montado no lado posterior da rvore principal, garantido uma excelente fixao devida a grande firmeza de aperto.

Figura 8.4 - Cilindro hidrulico de sujeio

O cartucho rigidamente ancorado sobre a base do cabeote, desenhada para ser livre de qualquer distoro trmica, minimizando o deslocamento da linha de centro do eixo-rvore. A distoro trmica provocada por fontes de calor provenientes do motor eltrico principal, cilindro hidrulico e rolamentos do eixo-rvore.

Figura 8.5 - Cartucho e eixo-rvore

Os eixos podem ser acionados atravs de motores de corrente contnua ou alternada:

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No caso dos motores de corrente alternada, a seleo de rotaes realizada por intermdio de uma caixa de engrenagens. Acarretando um conjunto de velocidades limitadas.

Figura 8.6 - Cabeote engrenado com 2 faixas de velocidades

Figura 8.7 - rvore principal acionada por motor de corrente contnua

No caso do motor de corrente contnua, utilizado na maioria dos tornos CNC, a velocidade controlada pelo uso de tacmetros, permitindo o uso de uma srie ilimitada de velocidades dentro dos limites da mquina.

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Um componente de grande importncia no eixo-rvore o nariz da rvore, onde realizado o acoplamento da placa de fixao. Devido ao seu relacionamento direto com o grau de usinabilidade os dispositivos envolvidos com o eixo-rvore possuem caracterstica que visam minimizar as imprecises, principalmente aquelas geradas pela dilatao trmica.

8.3. Meios de fixao da pea de trabalho

Nos tornos normalmente so usados placas pneumticas ou hidrulicas para efetuar a fixao da pea, oferecendo maior rigidez ao conjunto e rapidez na troca das peas. O processo de abertura e a presso desenvolvida pelas castanhas so efetuados mediante o programa CNC. A presso aplicada calculada com base na velocidade de rotao de giro da placa, medida que a velocidade aumenta a fora de fixao tambm aumenta. Um sistema de compensao inercial utilizado para permitir o emprego de uma fora constante para as altas rotaes da placa, no se alterando atravs da influncia da fora centrpeta, e assim evitando deformaes nas peas. Devido ao fato de os tornos CNC visarem alta flexibilidade, vrios dispositivos de auxlio fixao foram desenvolvidos para contemplar outras necessidades e alguns desses dispositivos esto expostos a baixo:

8.3.1. Pinas

As pinas so empregadas na fixao de barras hexagonais, quadradas, redondas e de perfis especiais. O acionamento das pinas ocorre por meio de garras de sujeio ou por um cilindro hidrulico. Existindo uma srie de diferentes pinas para executar a fixao de diversos tipos de barras, que variam em perfil e no tamanho. Segundo FERRARI (2006) geralmente as pinas so usadas para executar o torneamento de peas a partir de barras trefiladas ou retificadas, garantindo a preciso das peas e evitando desgaste nas superfcies de fixao das pinas. Para a fixao de barras laminadas, cuja superfcie irregular, existem pinas, cujo corpo de borracha, tendo insertos de ao temperado para garantir a fixao.

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Figura 8.8 Exemplo de pinas

Figura 8.9 Exemplo de aplicao de um pina

8.3.2. Pinas expansivas

Sua fixao ocorre no nariz da rvore principal e permite a fixao de peas mediante a expanso da pina inserida dentro do dimetro interno da pea. A expanso acionada por uma haste dentro da pina e da rvore principal sobre o eixo axial por meio de ao hidrulica. Esse meio de fixao permite uma grande estabilidade da pea e consequentemente um usinagem precisa, sendo geralmente empregada em tornos CNC com alimentao automtica de peas.

Figura 8.10 Exemplo de pina expansiva

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8.3.3. Placas especiais de fixao

So desenvolvidas para a fixao de um determinado tipo de pea, que j apresenta uma prforma no momento da fixao, por isso as castanhas possuem um perfil diferenciado para propiciar uma melhor sujeio. O acionamento das castanhas mediante um dispositivo hidrulico.

Figura 8.11 Exemplo de castanhas especiais para a pea ilustrada

8.3.4. Placas indexveis

So utilizados para a fixao de peas com diversas superfcies cilndricas no mesmo plano, que deve ter todas as superfcies usinadas, sendo cada superfcie torneada aps o giro e indexao das castanhas. O acionamento do dispositivo de fixao realizado por meio de presso hidrulica. Segundo FERRARI (2006) as indexaes so, em geral, a cada 30, 45, 60, 90 ou 180.

Figura 8.12 Exemplo de placa indexvel 8.3.5. Arrastador frontal

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utilizado para executar a usinagem de toda a extenso de um eixo com apenas uma operao, trabalhando sempre em conjunto com a contra-ponta da mquina. A fixao desse dispositivo pode ocorrer mediante o emprego das castanhas da placa de fixao ou diretamente no nariz na mquina. Para fixar a pea o arrastador possui uma srie de "unhas de agarre" feitas de metal duro e uma "ponta de centragem", com amortecimento. Para realizar a fixao a pea deve ter sido anteriormente centrada, recebendo dois furos de centros e ter recebido faceamento nas duas extremidades. No momento da fixao as unhas de agarre penetram numa das faces evitando o escorregamento durante o torneamento e a ponta de centragem posicionada no furo de centro, a presso de fixao alterada pela contra-ponta. Segundo FERRARI (2006) de forma geral o comprimento das barras usinadas varia entre 8 at 80 mm. Porm essa forma de fixao no suficientemente rgida, dificultando sua operao para operaes de desbaste; dessa forma o uso dos arrastadores frontais direcionado para operaes de acabamento.

Figura 8.13 Exemplo de arrastador frontal

Figura 8.14 Esquema da fixao utilizando o arrastador frontal 8.3.6. Placa de fixao integrada com arrastador frontal

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Para o torneamento de toda a extenso de eixos em operaes que realizam grandes esforos de cortes recomendado o uso da placas de fixao automticas, acionadas hidraulicamente, integradas a um arrastador frontal. A pea fixada mediante o emprego simultneo de um arrastador frontal e da contra-ponta, a diferena esta que com o incio da movimentao da pea um conjunto de castanhas executa um movimento de avano longitudinal seguido de um movimento radial, fixando firmemente a extremidade da pea em contato com o arrastador frontal.

Figura 8.15 - Placa de fixao integrada com arrastador frontal

Figura 8.16 Processo de torneamento e esquema da movimentao das castanhas

Terminando o processo de desbaste no restante da pea as castanhas se retraem para a posio inicial deixando livre a regio bruta onde haviam se fixado, dessa forma permitindo a sua usinagem. A usinagem dessa regio possvel devido proximidade com o arrastador frontal, onde possvel aplicar maiores esforos sem acarretar grandes deslocamentos.

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Figura 8.17 Retrao das castanhas e usinagem da parte final

Em seguida so realizadas as operaes de acabamento utilizando apenas o arrastador frontal e a contra ponta.

Figura 8.18 Usinagem utilizando apenas o arrastador frontal e a contra-ponta

Como no caso do arrastador frontal simples, as peas em bruto devem ser previamente faceadas e centradas nas duas extremidades

. Figura 8.17 Retrao das castanhas e usinagem da parte final

Em seguida so realizadas as operaes de acabamento utilizando apenas o arrastador frontal e a contra ponta.

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Figura 8.18 Usinagem utilizando apenas o arrastador frontal e a contra-ponta

Como no caso do arrastador frontal simples, as peas em bruto devem ser previamente faceadas e centradas nas duas extremidades.

Figura 8.17 Retrao das castanhas e usinagem da parte final

Em seguida so realizadas as operaes de acabamento utilizando apenas o arrastador frontal e a contra ponta.

Figura 8.18 Usinagem utilizando apenas o arrastador frontal e a contra-ponta

Como no caso do arrastador frontal simples, as peas em bruto devem ser previamente faceadas e centradas nas duas extremidades.

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8.3.7. Lunetas

So utilizadas em tornos universais de cabeote fixo para dar estabilidade na usinagem de eixos delgados, quando a relao comprimento/dimetro muito grande. A pea fixada pela placa de fixao e pela contra-ponta e sua regio mediana apoiada pelas lunetas que esto fixadas no barramento do torno, propiciando melhor estabilidade. A pea fica apoiada na luneta sobre rolos que giram livremente. Em tornos universais CNC existem lunetas mveis, que acompanham o movimento da ferramenta de torneamento.

Figura 8.19 - Luneta em torno universal CNC

8.4. A alimentao e guia das barras

So dispositivos que permitem a troca automtica de barras passando pelo interior do eixo rvore, visando uma maior produtividade. Barras em ms condies de uso fazem com que se limitem as rotaes da rvore principal em nveis menores do que a rotao ideal, acarretando maior tempo do ciclo de trabalho, maior desgaste das ferramentas de corte e prejuzo da qualidade superficial. Os principais sistemas para sustentao, avano e guia de barras so os seguintes:

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8.4.1. Alimentadores hidrulicos de barras

No momento que a barra que estava sendo usinada no torno finalizada uma nova barra inserida no torno atravs do centro do eixo da rvore principal. A recarregar do alimentador realizada de forma manual toda vez que a barra anteriormente armazenada consumida. A fora de avano da insero da barra propiciada por um pisto hidrulico e a barra gira banhada em leo a medida que ocorre o movimento de avano. Dessa forma a rvore principal pode girar em altas velocidades devido a menor gerao de vibraes e rudos, acarretanto em uma maior produtividade.

Figura 8.20 - Alimentador hidrulico de barras multitubular

8.4.2. Magazines de alimentao automtica de barras

Permitem que diversas barras sejam armazenadas no mesmo dispositivo. Dessa forma necessitando de operaes de recarga menos freqentes, que so feitas manualmente. Dessa forma permitindo que o torno trabalhe durante horas sem superviso.

Figura 8.21 - Magazine automtico de alimentao de barras

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Vantagens em usar um alimentador de barra, segundo a DI MARCO (1995):

Maior rendimento (de 30% at 200%). Permite o torneamento at o final da barra evitando desperdcio de material. Evita vibraes, aumentando em 40% a vida das ferramentas de corte. Totalmente silencioso por se tratar de um sistema hidrulico. Avano preciso da barra, isento de rebotes. Melhor qualidade de acabamento das peas. Regulagem de presso e avano das barras. Total segurana para o operador. Econmico e de simples manuteno. Diminui o desgaste dos gatilhos do fuso. No h retorno da barra quando se faz a furao. Evita o desgaste dos rolamentos do fuso e do fechamento das pinas. A carga de nova barra no ultrapassa 40 segundos.

Figura 8.22 Torno CNC com alimentador de barras

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8.5. Eixos de avano

Um importante aspecto das mquinas ferramentas so os seus eixos de avano. Que influenciam diretamente no grau de usinabilidade das peas, adquirindo maior importncia no caso dos tornos CNC que visam atender a caracterstica da flexibilidade. O nmero de eixos varia de dois, para o caso dos tornos mais simples, chegando at nmeros superiores a oito eixos, no caso de centros de usinagem. Com medida que o nmero de eixos aumenta possvel executar mais operaes em um mesmo intervalo de tempo e realizar diferentes processos que no seriam possveis em um torno. No caso mais simples os eixos principais so denominados de X e Z, segundo a norma DIN, e representam os movimentos possveis executados pelo sistema de fixao da ferramenta. Executando de forma idntica os mesmos movimentos de avano do torno convencional.

Figura 8.23 - Eixos de avano

Figura 8.24 - Diversos eixos de avano

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Figura 8.25 - Diversos eixos de avano

Figura 8.26 - Princpio de funcionamento de um centro de torneamento CNC

O eixo mais importante desse incremento o eixo Y que em conjunto com os eixos X e Z so identificados como os eixos lineares primrios. Os outros eixos seriam os eixos rotativos ou giratrios, estes eixos se movimentam em torno de um dos trs eixos primrios, sendo classificados da seguinte maneira: se girar como se fosse em torno de um eixo paralelo ao eixo X este levar o nome de eixo A, se em torno do eixo Y se chamar B e em torno de Z seria o eixo C. Alm desses eixos h o surgimento dos eixos V que so empregados para a identificao da direo de ao dos carros verticais. Devido possibilidade de existir mais de um carro vertical e de um carro cruzado adicionado um nmero logo em seguida do nome do eixo para diferenci-lo do eixo do componente semelhante. Por exemplo, o eixo X2 utilizado designar o eixo X do carro cruzado secundrio.

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Figura 8.27 - Correspondncia entre os eixos lineares e rotativos

8.5.1. Eixo Y O deslocamento no eixo Y permite a usinagem de peas extremamente complexas, estando presente em centros de torneamento e mquinas multitarefas. Nessas mquinas o carro cruzado onde est montada a torre porta-ferramentas permite, alm dos movimentos transversal X e longitudinal Z, o movimento Y, ortogonal a estes dois eixos e paralelo a torre porta ferramenta. Graas a isso, adquirido um maior grau de liberdade para executar operaes como fresamentos tranversais, furaes e rosqueamentos, ambos abaixo ou acima da linha de centro da pea de trabalho, alem de outras operaes.

Figura 8.28 - rea de trabalho e eixo Y

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Figura 8.29 - Detalhe da torre porta-ferramentas superior com eixo Y

Figura 8.30 - Fresamento transversal utilizando eixo o Y

8.5.2. Eixo C

A utilizao do eixo C juntamente com a possibilidade de programar paradas precisas no giro do eixo principal permitem realizar operaes de furao, fresamento e rosqueamento fora da linha de centro da pea. A utilizao do eixo C com os outros eixos primrios permitem realizar operaes com as seguintes, segundo Ferrari (2006):

Usinagem de geometrias helicoidais como, por exemplo, um canal de lubrificao de um mancal. Neste caso, ocorre a interpolao do eixo C com o eixo Z (longitudinal) do carro porta-ferramentas.

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Fresamento poligonal, onde ocorre a interpolao do eixo C com o eixo X (transversal) do carro porta-ferramentas.

Figura 8.31 - Furao fora de centro e eixo C

A figura a baixo demonstra um torno CNC, tipo multitarefa, tambm chamado de centro de torneamento, executando uma operao de fresamento com a aplicao da interpolao dos eixos lineares da mquina e do eixo C. Em geral, so utilizados servos motores de corrente contnua ou alternada para o acionamento dos avanos, que so regulados por um circuito de potncia e que podem acionar ou frear em ambas as direes.

Figura 8.32 - Centro de torneamento

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8.6. Guias

Devido necessidade de executar suas operaes com grande velocidade e preciso as guias dos tornos recebem grande ateno em seu projeto; visando a minimizao de vibraes durante a operao, essas vibraes prejudicam tanto o acabamento superficial e as dimenses das peas, como o funcionamento e a vida da maquina e de suas ferramentas. Evitando substituies freqentes das guias, das ferramentas e a gerao de imprecises no posicionamento. Guias mal projetadas exigem que a rvore principal trabalhe com menores velocidades, para evitar a gerao de vibraes. Dessa forma aumentando o tempo do ciclo de trabalho, alm de continuar a gerar um maior desgaste das ferramentas de corte e prejudicar a qualidade superficial. Os tornos CNC mais simples usam guias planas e prismticas, podendo ser apoiadas sobre colunas de ferro fundido, com nervuramentos internos, proporcionado grande absoro de vibraes durante a operao de usinagem. Alm de tratamentos como tempera por induo e retificao para assim garantir um contato permanente da mesa sobre o barramento. Dessa forma oferecendo grande rigidez, estabilidade e preciso da mquina em operaes a plena potncia.

Figura 8.33 Guias prismticas de um torno CNC

Com a evoluo tecnolgica dos componentes do sistema de acionamento dos eixos novas solues para as guias se tornaram necessrias, para permitir um melhor aproveitamento dessas tecnologias.

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Dessa forma foram desenvolvidas as guias lineares, com o objetivo de proporcionar alta preciso, elevadas velocidades de avano e longa durabilidade.

Figura 8.34 - Guias lineares e fusos com canal para lubrificao

Suas principais vantagens em ralao s guias prismticas e planas so, segundo FERRARI (2006):

Maior preciso de posicionamento - os coeficientes de atrito esttico e dinmico so at 50 vezes menores. Menor consumo de energia Baixo consumo de leo lubrificante Maior capacidade de carga Maior velocidade de avano - modernos tornos CNC atingem velocidades de avano rpido do carro porta ferramentas da ordem de 30 m/min contra 5 a 10 m/min das guias planas tradicionais dos tornos mecnicos.

Longa vida til - devido aos baixos coeficientes de atrito e a ausncia de desgastes mecnicos. Menor tempo de manuteno Construes de mquinas mais compactas Altas aceleraes.

Todas essas vantagens so geradas devido ao baixo coeficiente de atrito entre as guias e os fusos, proporcionado pelos roletes dos fusos. O rendimento mecnico dessa operao pode atingir valores na ordem de 98%.

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Figura 8.35 - Fuso e guia linear

8.7. Acionamento do avano dos eixos

Os movimentos dos diversos dispositivos sobre as guias da mquina so realizados mediante o uso de servo-motores de freqncia varivel e eixos de esferas recirculantes. No eixo de esferas recirculantes existe uma porca de esferas que esta presa ao dispositivo da mquina que se deseja movimentar, o eixo transmite o torque gerado pelo servo-motor e assim ocorre o movimento da porca no sentido longitudinal, e conseqentemente ocorre o movimento do dispositivo ao longo de seu sistema de guias.

Figura 8.36 Eixo de esferas recirculantes de porca de esferas

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O sistema de esferas da porca de esferas garante uma transmisso de foras, com baixo atrito, do eixo aos dispositivos. A porca constituda por duas porcas que so pr-tencionadas, uma contra a outra para evitar as folgas. Para minimizar danos ao sistema de avano devido a choques inesperados utilizada uma embreagem deslizante no acionamento dos eixos. Ocorrendo a paralisao do avano quando encontrada uma grande fora resistiva.

Figura 8.37 - Eixo de esferas recirculantes, porca de esfera e servo-motor

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Figura 8.38 Porca de esferas e eixo recirculante

8.8. Sistema de medio do deslocamento do carro

Os transdutores so os responsveis pela medio do posicionamento dos carros ao longo dos eixos e de sua angulao, atingindo preciso na ordem micromtrica devido ao fato de seu funcionamento se basear na leitura ptica de uma escala de medio. Sendo esse sistema de grande importncia para a operao da mquina, estando em constante interao com o sistema de processamento para permitir a medio precisa da posio nos eixos e assim efetuar um correto deslocamento e funcionamento dos componentes do torno. O processo de medio pode ser realizado de forma direta ou indireta: Na maneira direta posicionada uma escala de medies no carro ou dispositivo a ser medido, um sistema ptico de medio averigua continuamente o posicionamento mediante a tomada das divises de rastros da escala de medio, transformando esta informao em um sinal eltrico e enviando-o ao processador. Nesse mtodo de medio as imprecises dos fusos, eixos e sistema de acionamento no interferem no valor obtido.

Figura 8.39 - Medio direta de posicionamento

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Na medio indireta a escala de medio esta posicionada junto ao eixo de esfera recirculantes, a medida que o eixo ativado o leitor ptico identifica o movimento de giro enviando um sinal eltrico ao processador que converte essa informao na distncia percorrida. Nesse processo as imprecises do eixo de esferas recirculantes e da porca de esferas prejudicam a preciso do valor identificado.

Figura 8.40 - Medio indireta de posicionamento

Alm dessas duas maneiras o posicionamento pode ser identificado de forma incremental ou absoluta: Na medio absoluta os dados da posio so sempre mensurveis independentemente da condio da mquina e do comando, pois eles sempre se baseiam em um ponto-zero fixo. Nesse caso a escala de medio confeccionada com um determinado padro, que codifica a posio absoluta instantnea.

Figura 8.41 - Sistema absoluto de medio

J na medio incremental o deslocamento sempre calculado mediante a ltima posio, medida que o carro se desloca identificado o incremento ou decrescimento no deslocamento gerando o novo valor da posio pela adio dos valores.

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Figura 8.42 - Sistema incremental de medio

8.9. Sistema de medio da ferramenta

Os tornos mais completos possuem sistemas de medio das ferramentas, o que possibilita a utilizao de softwares para realizar a identificao do desgaste da ferramenta e efetuar a compensao desse desgaste no processo de usinagem. Sendo um excelente recurso para ser utilizado durante os processos de torneamento em um ambiente de alta produo. Aps a usinagem de um determinado nmero de peas, pode-se realizar a medio da ferramenta, onde o CNC faz uma comparao entre o valor de sua posio inicial e o valor encontrado na medio, efetuando automaticamente a compensao do desgaste. A medio pode ser realizada de forma automtica em alguns tornos ou de forma manual. A grande vantagem do sistema de medio o de poder ignorar o comprimento da ferramenta no momento da confeco do programa CNC. Pois antes de dar incio ao processo de usinagem avaliado e incorporado valores de compensao do comprimento da ferramenta.

8.9.1 Exemplos de medio

Para realizar a medio da ferramenta necessrio ter um ponto de referncia no dispositivo de fixao e identificar o tipo de ferramenta para se obter os valores necessrios para a compensao. Na medio da fresa necessrio medir o raio R e o comprimento L.

Figura 8.43 - Medio da ferramenta de fresar

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No caso da medio da pastilha para torneamento necessrio identificar o comprimento L e a dimenso transversal H.

Figura 8.44 - Medio da ferramenta de tornear

8.10. Carro cruzado

O carro cruzado consiste em um carro transversal, movimenta-se no eixo X, e em um carro longitudinal, que se movimenta no eixo Z.

Figura 8.45 Carro cruzado com o carro longitudinal e transversal identificados 8.11. Dispositivo de fixao e troca da ferramenta

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Devido impossibilidade de realizar nas maiorias dos casos uma usinagem completa utilizando apenas uma ferramenta, o sistema de troca de ferramentas vm sendo cada vez mais desenvolvidos pelos fabricantes, para permitir a realizao de um maior nmero de operaes em um mesmo ciclo de trabalho. A troca pode ser feita manualmente ou de forma automtica nos tornos CNC. Na troca manual o operador deve parar a mquina toda vez que necessria a troca da ferramenta, acarretando um maior tempo de operao. Para evitar essa perda de tempo os sistemas de troca automtica de ferramentas vm sendo cada vez mais explorados, chegando marca de 0,2 segundos para realizar a troca. Sero expostos trs tipos de dispositivos de troca automtica de ferramentas: Gang Tools, Torre porta-ferramentas indexvel e o dispositivo magazine.

8.11.1. Gang Tools

Consiste em um suporte porta ferramentas mltiplo, onde as ferramentas ficam dispostas paralelamente uma a outra. Dessa forma so utilizadas vrias ferramentas no mesmo ciclo necessitando apenas a identificao do correto posicionamento da mesma no programa CNC.

Figura 8.46 Porta ferramenta tipo Gang tools do centro de torneamento Quest GT27

8.11.2. Torre porta-ferramentas indexvel

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Esse tipo de dispositivo dividido nos tipos revolver-estrela e frontal. Nos suportes desse tipo existem vrias estaes de trabalho, que podem conter tanto ferramentas fixas como giratrias. O dispositivo fixado no carro transversal.

Figura 4.47 - Revlver porta-ferramentas de oito estaes de trabalho

O acionamento do dispositivo efetuado mediante o emprego de dois servos motores, um para efetuar o movimento de giro do tambor e outro para realizar o movimento das ferramentas giratrias. O giro do equipamento bi-direcional utilizando a lgica direcional, para o novo posicionamento da ferramenta percorrido o caminho mais curto de giro ou tombo.

Figura 4.48 - Esquema da lgica direcional

As ferramentas giratrias podem ocupar qualquer posio e o seu sentido de giro pode ser comandado pelo programa CNC. Estas ferramentas permitem a realizao de operaes de furao, fresamento e rosqueamento tanto no sentido axial como no sentido radial da pea fixada.

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Figura 4.49 - Ferramentas giratrias no sentido axial

Figura 4.50 - Ferramentas giratrias no sentido radial

Esses dispositivos possibilitam a passagem de fluido de corte por canais internos, para alimentar o canal de fluido refrigerante presente em algumas ferramentas. O cabeote de agarre utilizado para operaes posteriores no lado da pea que estava voltado para o dispositivo de fixao, a fixao da pea executa mediante a utilizao de castanhas. Utilizando a combinao de movimentos lineares e circulares possvel realizar usinagens complexas com esse dispositivo.

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Figura 4.51 - Cabeote de agarre acionada para operaes posteriores

Figura 4.52 - Torre indexvel tipo revlver-estrela de um centro de torneamento

Os movimentos do dispositivo de fixao podem ser feitos de forma simultnea com os do carro cruzado X1/Z1 e os carros verticais V1 e V2, garantindo curtos tempos de ciclo de trabalho. As seguintes operaes podem ser executadas com a torre de fixao indexvel, segundo FERRARI(2006):

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Furao axial Furao profunda Furao axial fora do centro Furao transversal Brochamento interior ou exterior Torneamento de perfis interno e externo Torneamento de canais internos Torneamento de polgonos Alargamento Rosqueamento rgido com macho e cossinete Rosqueamento transversal com macho Rosqueamento por perfilao Fresamentos axiais e transversais Fresamento de roscas

Figura 4.53 rea de trabalho com revolver-estrela

O dispositivo frontal e o revolver-estrela possuem todas as caractersticas expostas anteriormente; a diferena marcante esta no eixo de giro, que no caso do revolver-estrela ocorre de forma transversal linha de centro da rvore principal e no caso do tipo frontal o eixo de giro se encontra paralelo ao eixo de giro da rvore principal.

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Figura 4.54 - Torre de fixao indexvel tipo frontal

A fixao das ferramentas pode ser feita tanto diretamente no tambor como pelo emprego de hastes cilndricas, um exemplo o do padro VDI. A fixao utilizando haste pode ser feita para peas fixas e para peas giratrias.

Figura 4.55 - Porta-ferramenta de furar ou mandrilar padro VDI

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Figura 4.56 - Porta-ferramenta acionada padro VDI para furaes transversais

De forma geral as torres de fixao indexveis so projetadas para condies severas de usinagem, possuindo alta rigidez, excelente absoro de vibraes, rapidez de indexao e alta preciso de posicionamento e repetibilidade. O emprego do eixo Y nas torres indexveis permite maior flexibilidade de usinagem. Permitindo a realizao de processos de torneamento, fresamento, furao e rosqueamento realizados em uma nica mquina, com uma nica fixao de pea e das ferramentas.

Figura 4.57 Torre indexvel frontal com eixo Y

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Figura 4.58 - Exemplo dos diversos tipo de ferramentas que podem ser fixadas na torre indexvel

Inclusive possvel a presena de mais de uma Torre porta-ferramentas indexvel, que pode trabalhar em duas peas distintas ou na mesma pea, de forma simultnea.

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Figura 4.59 Torno com duas torres porta ferramenta e duas rvores principais

8.11.3. Magazine

Geralmente a troca de ferramenta nesse dispositivo realizada por um brao com duas garras. O programa movimenta a prxima ferramenta mediante a movimentao da magazine, interrompe o processo de usinagem, um brao com duas garras efetua a troca tirando em um lado a ferramenta anterior e no outro a nova ferramenta, com o giro de 180 as peas esto em posies invertidas e a troca efetuada.

Figura 4.60 - Magazine porta ferramenta

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8.12 - A estao de operaes posteriores

Esta localizada no lado oposto ao da rvore principal. Possuindo uma srie de estaes de trabalho que permitem realizar diversos tipos de usinagens como torneamentos internos, operaes de alargamento e rosqueamento com macho ou cossinete. A pea usinada agarrada pelo dispositivo, cabeote de agarre, permitindo a usinagem do lado da pea que estava voltado para o dispositivo de fixao. A fixao da pea executa mediante a utilizao de pequenas castanhas, que so acionadas por um sistema hidrulico de sujeio. Aps a fixao da pea o dispositivo de troca de ferramenta gira em torno de seu eixo e realiza movimentos nos eixos X, Y e Z at se posicionar na frente da estao de operaes posteriores. Nesse caso as ferramentas fixadas permanecem imveis e a pea realiza um movimento em torno do seu eixo mediante o giro do cabeote de agarre. Utilizando a combinao de movimentos lineares e circulares possvel realizar usinagens complexas com esse dispositivo.

Figura 4.61 Cabeote de agarre e estao de operaes posteriores

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8.13 - Carros verticais

Os carros verticais se movimentam nos eixos V, recebendo o incremento de um nmero devido ao fato de ser o dianteiro ou traseiro. Os movimentos desse eixo ocorrem na direo radial ao eixo C1, onde esta fixa a pea a ser usinada. O movimento ocorre mediante o emprego de eixos de esfera recirculantes com o carro preso s guias prismticas e acionado por servo-motores, com os movimentos sendo geridos pelo programa CNC. Estes dois carros podem trabalhar em conjunto entre si e com os demais carros porta ferramentas, o seu movimento pode ser executado simultaneamente e independente do andamento de outras operaes dos carros cruzados. Segundo FERRARI (2006) em geral, o carro vertical dianteiro usado para a operao de corte e o traseiro permite executar as operaes de: Pr-corte Torneamento radial com ferramentas de forma Usinagem de recartilhas

Figura 4.62 - Carros verticais, dianteiro e traseiro

8.14 - Fluido refrigerante e cavaco

Como a principal forma de transmitir calor para o equipamento por meio dos cavacos e do fludos refrigerantes, os tornos de grande preciso tentam realizar um perfeito isolamento da rea de usinagem. No permitindo o contato desses refugos com os conjuntos principais da mquina, como

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base, cabeote, corpo da torre, fusos de esfera, guias lineares e cabeote mvel. Assim minimizando a transferncia de calor para os componentes mecnicos da mquina.

Figura 4.63 - Exemplo do isolamento presente em um centro de torneamento

Para minimizar o tempo de contato entre o isolamento da mquina com os refugos so desenvolvidas configuraes que permitem o fluxo desses elementos diretamente para a caixa coletora, de onde so removidos pelo transportador de cavacos. Dessa forma, o calor gerado pela remoo de material afeta muito pouco o comportamento geomtrico da mquina.

Figura 4.64 - Esquema no escoamento do cavaco com o fluido de corte

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9. Tipos e Classificao dos Tornos CNC

9.1. Classificao dos Tornos CNC

Desde a construo dos primeiros tornos automticos acionados atravs de cames no fim do sculo 19 at os modernos centros de torneamento a comando numrico, diversos conceitos e tamanhos deste tipo de mquina-ferramenta so utilizados pelas indstrias no mundo inteiro. Os tornos automticos so desenvolvidos em funo das caractersticas das peas a serem produzidas, como tamanho, geometria, tolerncias, acabamento superficial, material, alem dos tamanhos dos lotes a serem fabricados. Os principais tipos de tornos automticos se classificam de acordo com as seguintes caractersticas:

Nmero de fusos: monofuso, bifuso e multifuso (existem at 8 fusos); Tipo de cabeote do fuso: fixo e mvel; Posio do fuso principal: horizontal e vertical; Tipo de acionamento: cames, pneumtico, hidrulico e comando numrico computadorizado (CNC);

Forma de alimentao do material em bruto: a partir de barras, arames e peas prformadas como forjadas, fundidas e outras;

Tipo de fixao: pina, placa, arrastador frontal e outros dispositivos especiais.

9.2. Tipos de Tornos CNC

9.2.1. Torno automtico de cabeote fixo

A maioria dos tornos automticos horizontal de cabeote fixo, pois atendem ao grande universo das peas cilndricas usinadas. Eles tm o princpio clssico dos tornos, sendo que a pea a ser usinada sujeitada no dispositivo de fixao, permanecendo girando em balano livre ou apoiada em uma contra-ponta na extremidade oposta da fixao. As ferramentas de corte se deslocam de forma automtica com avanos adequados para executar a remoo dos cavacos, gerando a geometria desejada. Como a pea se encontra em balano, dependendo de sua geometria, a estabilidade da usinagem poder ficar comprometida, devido flexo provocada pelas foras de corte. Como

conseqncia disto, podero ocorrer vibraes nas diversas operaes, prejudicando o resultado das tolerncias e dos graus de acabamento superficial. Para minimizar este efeito, so utilizadas contraponta e luneta para apoiar a extremidade e o meio da pea respectivamente.

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Figura 9.1 Esquema de funcionamento do torno automtico de cabeote fixo

9.2.2. Torno automtico de cabeote mvel

Os tornos automticos horizontais de cabeote mvel so aplicados, principalmente, na usinagem de peas delgadas e de preciso, ou seja, quando a relao comprimento/dimetro muito grande, caracterizando uma usinagem instvel. Eles tambm so utilizados na usinagem de peas curtas de elevada preciso e/ou de grande complexidade geomtrica. Por terem sido inventados na Sua com o objetivo de produzir em srie eixos para a indstria relojoeira, eles so internacionalmente conhecidos como tornos tipo suo. Na Alemanha e na Sua, eles so, tecnicamente, denominados tornos automticos para peas longas (Langdrehautomat). Os primeiros tornos automticos de cabeote mvel foram produzidos no final do sculo 19 e contavam com acionamentos atravs de cames, tanto para o acionamento do cabeote mvel, como para os carros porta-ferramentas. Hoje em dia, este tipo de mquina produzido com acionamentos eletrnicos e controlado por CNC. Estes tornos de cabeote mvel so aplicados exclusivamente para usinagens de peas cilndricas a partir de barras, que podem ir desde 1mm de dimetro at 32mm de dimetro. Estas mquinas so aplicadas na produo de peas seriadas de preciso para as indstrias automotiva, aparelhos de medio de alta preciso, segmento mdico como, componentes para equipamentos hospitalares, parafusos ortopdicos e implantes dentrios, ou seja, a micro-usinagem em geral. O princpio de funcionamento dos tornos automticos de cabeote mvel se baseia no movimento da pea a ser usinada contra as ferramentas de corte como segue: O cabeote mvel sujeita a barra, que gira, atravs de uma pina e inicia o movimento de avano; Uma bucha de guia posicionada coaxialmente em relao pina do cabeote mvel serve de apoio para a barra que se encontra girando;

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Um conjunto de carros porta-ferramentas com movimentos radiais e longitudinais est posicionado na frente da bucha de guia; Para se realizar os torneamentos externos, a ferramenta de corte fixada no carro portaferramenta, que est bem prximo da bucha de guia, posiciona-se no dimetro a ser usinado. Em seguida, o cabeote mvel inicia o movimento de avano longitudinal, gerando o dimetro desejado da pea, sem problemas de fletir a pea, garantido uma elevada preciso e um excelente grau de acabamento superficial;

Aps a ltima operao, que a de corte, a pina do cabeote mvel se abre e este retorna posio inicial para comear um novo ciclo.

Figura 9.2 Esquema de funcionamento do torno automtico de cabeote mvel

Os modernos tornos CNC de cabeote mvel so mquinas extremamente precisas e versteis. Possuem diversos eixos lineares e circulares controlados pelo CNC, contra-fuso e ferramentas acionadas chegando a ter at cerca de 10 eixos controlados pelo CNC. Com isto, estes verdadeiros centros de torneamento, alm de possibilitar a usinagem de peas delgadas, permitem tambm a manufatura de peas curtas de elevada preciso e de geometrias complexas.

9.2.3 - Torno automtico CNC de carros mltiplos

Os tornos automticos CNC de carros mltiplos foram desenvolvidos a partir de meados da dcada de 90 do sculo passado com o objetivo de dar maior flexibilidade aos trabalhos das tornearias automticas, alm proporcionar todas as vantagens oferecidas pela tecnologia do comando numrico. O conceito de funcionamento deste tipo de mquina o mesmo dos tornos automticos acionados atravs de cames, porm o seu tempo de preparao bem mais rpido do que no torno de cames, sendo que, em mdia, dependendo da complexidade da peas e da habilidade do operador, um tero do tempo. Em vez de cames, cada carro porta-ferramenta e a torre revlver-estrela so acionados atravs de um conjunto de servo-motor e eixo de esferas re-circulantes controlados pelo comando numrico.

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Nestas condies, possvel programar cada eixo linear de forma independente, podendo trabalhar diversos deles de forma simultnea, objetivando rpidos ciclos de trabalho.

Figura 9.3 Torno Automtico CNC de Carros Mltiplos

Alm da rpida preparao da mquina, outras vantagens so possveis como executar rpidas alteraes de programas para modificar dimenses e parmetros de corte, fazer correes de medidas por desgaste da ferramenta de corte, indicar de alarmes de falhas, proporcionar conforto operacional e outras mais. Estas mquinas so indicadas para a produo seriada de peas tpicas de tornearia automtica, onde h possibilidade de simultaneidade de operaes e necessidade de flexibilidade no trabalho.

9.2.4 - Tornos automticos CNC de cabeote mvel

Figura 9.4 Torno CNC de Cabeote Mvel

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9.2.5 - Torno vertical CNC

Os tornos automticos verticais CNC esto sendo muito utilizados na fabricao de grandes sries de peas do tipo flange com carga e descarga automtica das peas pr- formadas integrada na mquina, atravs de sistema tipo carrossel. Eles so muito aplicados hoje em dia pelas indstrias automotiva e de autopeas. Este conceito de mquina veio substituir de forma elegante e econmica o uso dos tornos horizontais CNC clssicos dotados de manipuladores de prtico ou robs articulados. Outra aplicao dos tornos verticais CNC a da usinagem de peas de grande porte cujas dimenses e peso ultrapassam a capacidade de fixao em um torno horizontal. Em geral, so peas tipo flange acima de 400 mm de dimetro. Neste caso, o sistema ideal para carga e descarga das peas o rob articulado.

Figura 9.5 Torno Vertical CNC

9.2.6 - Tornos universais CNC

A partir de meados dos anos 70 do sculo passado, os tornos universais CNC comearam a ser aplicados como tornos automticos. Inicialmente, como tornos para usinagens de peas a partir de barras e anos mais tarde para a produo de peas pr-formadas com a utilizao de manipuladores de prtico e robs articulados. O torno universal CNC clssico de dois eixos composto por uma rvore principal, uma torre porta-ferramentas com diversas estaes e uma contra-ponta. Este tipo de torno automtico tem a sua aplicao recomendada para a produo de pequenas e mdias sries de peas em geral e de no muita complexidade.

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Figura 9.6 Esquema de um torno universal CNC de 2 eixos

9.2.7 - Tornos Automticos Multifuso

Os tornos automticos multifuso so aplicados na fabricao de grandes sries. Os primeiros foram desenvolvidos no incio do sculo passado, sendo que hoje esto disponveis nas verses de 5, 6 e 8 fusos principais montados em um tambor que se indexa a cada ciclo de trabalho. Nas posies de cada fuso de trabalho so executadas as operaes de usinagem de forma simultnea, determinando os curtos tempos de ciclo de produo. Carros transversais dispostos ao lado de cada fuso realizam os trabalhos de formar ou copiar o dimetro externo da pea e carros longitudinais na frente de cada fuso executam as operaes de furar, rosquear, alargar e outras. Desde o incio da aplicao dos tornos multifusos at hoje, a maioria deles tem os seus acionamentos feitos atravs de cames. Pelas caractersticas construtivas da mquina, os tempos de preparao dos tornos automticos multifusos so muito maiores do que aqueles realizados nos tornos automticos monofuso e por isso so, em geral, aplicados na produo de grandes sries. Todavia, a partir do final do sculo passado, iniciou-se a produo de tornos automticos multifuso a CNC, que permite uma preparao mais rpida da mquina, tornando a sua aplicao mais flexvel na usinagem de diferentes tipos de peas ou de famlias de peas semelhantes, alm das demais vantagens da tecnologia do comando numrico. A utilizao de porta-ferramentas de troca rpida tambm possibilita uma maior rapidez na preparao da mquina. Em geral, os tornos automticos multifuso so aplicados na usinagem de peas a partir de barras, porm existem aplicaes com o uso de magazines de carga e descarga automtica de

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peas pr-formadas. Os tornos automticos multifuso so muito utilizados na indstria automotiva e na produo de autopeas.

Figura 9.7 -

Esquema de trabalho de um torno automtico de 6 fusos

10. Clula flexvel de manufatura

Uma clula flexvel de manufatura uma unidade organizacional e pode corresponder a um sistema com uma ou mais mquinas, preferivelmente mquinas que usinam automaticamente famlias de peas. Alm disso, funes perifricas tais como o manuseio de peas e ferramentas em conjunto com a execuo de tarefas de medio e monitoramento do processo so muito automatizadas numa clula. Clulas flexveis de manufatura (FMC) podem ser elementos de sistemas flexveis d manufatura (FMS), e do suporte expanso incremental de tais equipamentos de uma maneira sensata. FMCs facilitam a manufatura de pequenos lotes com poucos operadores. Com o manuseio e armazenamento automtico de ferramentas e peas, possvel o seu uso em turnos extras, sem operadores. Mudanas nos lotes nem sempre necessitam de uma mudana de ferramentas, sendo que uma mudana simples do programa NC pode ser tudo o que necessrio. A diversificao de produtos nas empresas, a rpida substituio dos modelos produzidos e a forte concorrncia internacional fazem com que a produo de um mesmo item seja reduzida

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drasticamente, privilegiando a produo flexvel. Da a importncia das mquinas-ferramenta CNC para viabilizar esse novo formato de produo que o competitivo mundo globalizado exige das indstrias. A alta demanda dos consumidores por novos produtos ou novos modelos dos produtos est fazendo com que as grandes produes seriadas seja substituida por conceitos de fabricao como o "Just in time, que tem por princpio a produo econmica, em pequenos lotes variados, atendendo s o que o mercado solicita. Os tornos automticos CNC so uma das solues mais apropriadas para tornar econmica esse tipo de produo porque possibilitam curtos ciclos de trabalho, rpida preparao da mquina entre uma pea e outra e garantem alta preciso e a qualidade do produto final.

11. Exemplos de Fabricantes

11.1. Haas Automation, Inc.

Construdas com peas forjadas nos Estados Unidos e super-reforadas com nervuras para grande amortecimento de vibraes, essas robustas mquinas usam o exclusivo projeto da Haas com base em tubo de torque com mais que o dobro da massa dos modelos da concorrncia aumentando muito a rigidez. O resultado uma grande preciso, repetitividade coerente e acabamentos superficiais impecveis tudo isto preservando a confiabilidade e os preos em funo do valor.

Figura 11.1 Torno da Haas Automation

11.2. Industria Romi S.A

Modo Manual:

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O operador pode usinar a pea como em um torno mecnico, atravs das manivelas eletrnicas do carro de comando. Neste modo, as operaes manuais como torneamento paralelo, torneamento cnico, torneamento de raios, canais e furos podem ser executadas.

Modo de Ciclos Fixos

Permite operar a mquina em modo semi-automtico. O operador preenche os campos na tela do CNC (telas conversacionais), informando dados de como velocidade de corte, avanos, profundidade de corte e outros dados de ciclo; aproxima a ferramenta manualmente atravs das manivelas eletrnicas do carro de comando e executa o ciclo apertando o boto de Cycle Start. Ciclos como desbaste e acabamento, furao, rosqueamento, e abertura de canais podem ser executados. H ciclos fixos e formas livres para torneamento. O preenchimento de dados de usinagem so orientados pelo software por meio de telas grficas. Modo Teach In

Neste modo o operador, durante a usinagem da primeira pea, salva as operaes passo-a-passo em forma de programa, que pode ser executado posteriormente. As operaes manuais e operaes de ciclos podem ser salvas juntas num mesmo programa e os programas podem ser salvos na memria do CNC ou Carto Flash.

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Figura 11.2 Torno da ROMI

11.3. Ergomat

Usinagem de peas com dimetros de at 80mm Simultaneidade de operaes, que resulta em ciclos de usinagem curtos Revolver estrela de seis estaes, servo-acionado Trs carros CNC radiais para formar ou cortar Carro cruzado X1/Z1 com interpolao irrestrita dos eixos para operaes de torneamento longitudinal, circular, ou para pentear roscas Set-up rpido, devido programao CNC Alta repetitividade e preciso na usinagem TBA60H e TBA80H verses com sujeio hidrulica para pinas.

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Figura 11.3 Torno da Ergomat

12. Caso de Engenharia

No caso apresentado abaixo, mostraremos na integra a justificativa feita por parte da equipe de engenheiros de manuteno para que o departamento comercial aprovasse a compra de um equipamento CNC. A justificativa mostra claramente uma aplicao onde o CNC pode trazer economias da ordem de milhes de reais. A oficina mecnica da TMSM foi instalada na dcada de 80, sendo que as mquinas operatrizes que se destacam por terem caractersticas especiais so um torno convencional com caracterstica de comportar usinagem de eixos de comprimento de at 5000 mm e um torno plat com caractersticas de usinar dimetros de at 2500 mm. As demais mquinas possuem caractersticas tradicionais, sendo destinada a rotina de manuteno, desde que as exigncias de servios de usinagem no tenham complexidade geometrica e alto grau de preciso. Com o passar dos anos, o CJL teve sua capacidade aumentada com novas usinas e com necessidades de servios cada vez mais precisos, com prazos cada vez mais reduzidos e com usinagem mais complexas. Entretanto, as mquinas continuam todas convencionais, algumas com desgastes, outras j recuperadas, sendo que algumas j no oferecem a mesma preciso das mquina que o mercado atual possui, to pouco nos atendem na plenitude de nossas necessidades, principalmente, em revises de unidades. Nos ltimos anos, temos recorrido a rotina de contratar servios de usinagem de natureza complexa nas empresas da regio. Esta prtica passa pelo transtorno de termos que deslocar

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componentes at outra cidade (geralmente Cricima), onde h a necessidade de acompanhamento de nossos tcnicos ou de muitos casos, de um supervisor. Alm disso, ficamos a merc da boa vontade e da disponibilidade da mquina da empresa. Na maioria das vezes, fomos beneficiados com a sorte, j que em funo de contingncia do mercado, algumas empresas possuem maquinrio ocioso. Entretanto, corremos o risco de necessitarmos de determinado servio e no podermos ser atendidos, gerando assim, atrasos, etc. Devemos lembrar que estamos com nossas mquinas de maior porte desatualizadas em relao as tecnologias utilizadas no mercado, assim, por mais que faamos reformas, etc. Podemos manter a confiabilidade dimensional de usinagem das mesmas, mas jamais teremos os recursos atuais de tcnicas e procedimentos de usinagem. Sendo assim, estaremos sempre dando o tradicional jeitinho, atravs de dispositivos, tentativas, e fabricao de ferramentas e utilizao de mais de uma mquina. Gerando atrasos, riscos de acidentes, aumento de custos e em muitas vezes, perdendo em qualidade dos servios. Considerando que possumos uma oficina de manuteno de porte mdio para pesado. Tornase visvel a necessidade de uma mquina que agregue flexibilidade de operaes de usinagem, rapidez e preciso. A mquina que pretendemos adquirir possui uma estrutura para usinagem considerada de mdio porte (peas com peso de at 2000 kg). Nas empresas parceiras que conhecemos e do ramo de manuteno comum as mesmas possurem uma ou mais mquinas similares a que especificamos. Isto comprova o quanto este tipo de mquina necessria a atividade de manuteno e na rotina de uma oficina do porte da nossa. Se pretendermos ter uma posio de destaque no cenrio de energia, obrigatoriamente, temos que oferecer bons servios de manuteno. Sabendo que a mecnica tem muita importancia na rea de manuteno, sendo uma atividade primordial. Alem disso, tambm sabemos que a usinagem estratgica na manuteno mecnica, sendo que a flexibilidade nas possibilidades de operaes, os custos e o menor tempo nos servios so fatores estrategicosde suma importncia. Ou seja: no basta pensar grande, temos que agir grande. A seguir, relacionamos algumas vantagens e desvantagens em relao a aquisio da mquina proposta.

VANTAGENS 1. Permite operaes complexas com

DESVANTAGENS 1. Custo das ferramentas e acessrios superior ao das mquinas convencionais. (trabalha com maior durabilidade e maiores

flexibilidade (interpolao dos eixos X, Y e Z) e alta produo que no so possveis em maquinas convencionais. Ex: rasgos e superfcies ovalizadas, operaes de fresa,

esforos/velocidade)

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onde a nossa fica limitada em curso e capacidade da mesa (peso) 2. Garantia de qualidade e confiabilidade na repetio de peas j fabricadas na mquina (gravadas). Possibilidade no futuro atravs de CAM, termos interface direta de desenhos em CAD com a mquina. Reduzindo o tempo de preparao e de operaes. 2. Manuteno com custo mais elevado em relao as mquinas convencionais.

(Tratam-se de mquina que possuem um comando lgico com interface eletrnica (ex: Fanuc, Mitsubishi, etc), assim h a necessidade de mo de obra especializada. A maioria das mquinas que analisamos que atenderiam nossas necessidades,

possuem assistncia tcnica na regio sul), alm disso, pesquisamos junto a usurios destas mquinas e podemos verificar que a rotina de manuteno rara, varia em funo da qualidade da mquina) 3. Permite operaes simultaneas que no conseguimos com mquinas convencionais. Ex: usinar, furar e abrir rosca em flanges, sem necessidade de marcao, etc. Evitaria uma fase intermediaria que seria a marcao pela ajustagem da linha de centro, nmero de furos e centragem dos furos. 3. Operador qualificado em linguagem ISO G (linguagem padro utilizada para

programao de CNC). Verificamos o custo da mo de obra na regio e as implicaes no contrato com a Tecmesul. Tivemos a surpresa que em nossa regio, atualmente esta mais fcil contratarmos operador de CNC, do que torneiro tradicional. Falamos informalmente com o Roge, e o mesmo nos informou que praticamente no h diferena nos custos. Ou seja, no haveria alteraes no custo do operador.

4. Centragem de peas automtica, sem necessidade de relgio comparador, etc. Ganho em preciso, agilidade e qualidade final dos servios e facilidade de operaes em peas com geometria complexas, ex: vlvulas. 5. Possibilidade de passos mais agressivos permitindo desbastes maiores, oferecendo assim, ganho em velocidade dos servios e

4. Espao fsico para instalao da mquina requer uma maior rea. J estudamos uma alternativa para instalar a mesma, sem necessidade de obra de adio ou qualquer outro custo de maior monta.

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garantias de preciso em operaes de usinagem severas e com avanos maiores. 6. Permite operaes de torno e fresa numa mesma mquina, permitindo um ganho em preciso e velocidade. Evitando a

montagem/desmontagem de peas de uma mquina para outra, o que obriga uma nova centragem e zeragem da pea em relao a mquina. Assim, pode-se evitar atrasos e perda de qualidade inerente fabricao de peas em mais de um equipamento.Ex: fabricao de flanges (atualmente envolve ajustagem para marcar, puncionar e furar), nesta mquina podemos fazer tudo na mesma e repetir a operao pelo nmero de flanges com preciso de 100% de uma pea para outra. 7. Estaremos substituindo uma fresadora que atualmente no nos atende na sua plenitude. Ou seja, no permite servios mais pesados e de qualidade, dada a sua fragilidade estrutural.

Ainda segue o demonstrativo de retorno financeiro, que deixa mais do que claro o quo vantajosa e pouco onerosa seria a aquisio de tal maquina. Em pocas em que o pais produz pouca energia proveniente de hidroeltricas o preo da energia proveniente de usinas trmicas fica bastante elevado, e um dia com uma unidade parada pode representar um prejuzo de milhes.

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13. Concluso Com este trabalho apresentou-se a tecnologia CNC, suas principais caractersticas e funcionamento, alem da linguagem utilizada na sua programao Exps-se os principais subsistemas e algum dos possveis tipos de tornos. Foram apresentadas as principais vantagens de se utilizar as diversas formas construtivas possveis, sempre explanando sobre as caractersticas de engenharia que devem se destacar nesse tipo de maquinas-ferramenta Tambm foi demonstrado no final do trabalho um caso real onde foi obtida grande vantagem graas a escolha pelo torno CNC.

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14. Referncias das imagens

1.

Figura 1.1 . Acesso em: 17 maio 2009.

Figura 1.2 . Acesso em: 17 maio 2009.

Figura 1.3 . Acesso em: 17 maio 2009.

6.

Figura 6.1 Iniciao ao comando numrico. SENAI.

Figura 6.2 Iniciao ao comando numrico. SENAI.

Figura 6.3 Iniciao ao comando numrico. SENAI.

Figura 6.4 Iniciao ao comando numrico. SENAI.

Figura 6.5 GOZZI, Giuliano. CNC. So Paulo, 2007. (CNC - Robtica Aula 6, Curso de Automao Industrial, FAATESP Faculdade de Tecnologia lvares de Azevedo).

Figura 6.6 GOZZI, Giuliano. CNC. So Paulo, 2007. (Curso de Automao Industrial - Aula 7 Funes de Programao, Curso de Automao Industrial, FAATESP Faculdade de Tecnologia lvares de Azevedo).

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Figura 6.7 Simulador Mach Torno . CENTRO SENAI FUNDAO ROMI FORMAO DE FORMADORES. p 10.

Figura 6.8 . Acesso em: 17 maio 2009.

Figura 6.9 . Acesso em: 17 maio 2009.

Figura 6.10 . Acesso em: 17 maio 2009.

Figura 6.11 . Acesso em: 17 maio 2009.

7.

Figura 7.1 Acesso em: 11 maio 2009.

Figura 7.2 Acesso em: 12 maio 2009.

Figura 7.3

Acesso em: 5 maio 20098.

Figura 4.1 . em: 20 maio 2009. Acesso

Figura 8.2 . em: 20 maio 2009. Acesso

80

Figura 8.3 . Acesso em: 2 abr. 2009.

Figura 8.4 FERRARI, Alfredo Vergilio Fuentes. Usinagem completa de peas complexas na tornearia automtica.

Figura 8.5 . Acesso em: 2 abr. 2009.

Figura 8.6 . Acesso em: 2 abr. 2009.

Figura 8.7 . Acesso em: 2 abr. 2009.

Figura 8.8 . Acesso em: 13 de maio 2009.

Figura 8.9 . Acesso em: 13 de maio 2009.

Figura 8.10 . Acesso em: 10 maio 2009.

Figura 8.11 . Acesso em: 13 de maio 2009.

81

Figura 8.12 . Acesso em: 7 maio 2009.

Figura 8.13 . Acesso em: 13 de maio 2009.

Figura 8.14 . Acesso em: 13 de maio 2009.

Figura 8.15 . Acesso em: 10 maio 2009.

Figura 8.16 . Acesso em: 10 maio 2009.

Figura 8.17 . Acesso em: 10 maio 2009.

Figura 8.18 . Acesso em: 10 maio 2009.

Figura 8.19 . Acesso em: 10 maio 2009.

Figura 8.20 FERRARI, Alfredo Vergilio Fuentes. Usinagem completa de peas complexas na tornearia automtica.

Figura 8.21 FERRARI, Alfredo Vergilio Fuentes. Usinagem completa de peas complexas na tornearia automtica.

Figura 8.22

82

. Acesso em: 2 abr. 2009.

Figura 8.23 BOEHS, Lorival Mquinas Ferramenta. Santa Catarina: Universidade Federal de Santa Catarina, 1991.

Figura 8.24 . Acesso em: 2 abr. 2009.

Figura 8.25 . Acesso em: 2 abr. 2009.

Figura 8.26 FERRARI, Alfredo Vergilio Fuentes. Usinagem completa de peas complexas na tornearia automtica.

Figura 8.27 . Acesso em: 20 maio 2009.

F