Apostila de Torno a cnc - versão Mar 2013

CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA

CELSO SUCKOW DA FONSECA

DIRETORIA DE DESENVOLVIMENTO EDUCACIONAL

DEPARTAMENTO DE ENSINO MÉDIO

COORDENADORIA DE MECÂNICA

FUNÇÕES DE PROGRAMAÇÃO DO COMANDO

MACH 9 E OPERAÇÃO DO TORNO

ROMI CENTUR 30D

Organizadores

Ezio Zerbone / Geraldo Lima

MATERIAL DE APOIO AOS ALUNOS

DO CURSO TÉCNICO DE

MECÂNICA NA DISCIPLINA

AUTOMAÇÃO EM USINAGEM I

RIO DE JANEIRO, RJ - BRASIL

Última atualização – Janeiro/2013

SUMÁRIO

PAPO INICIAL “TECNOHUMANO” PARA COMEÇAR E SER LEMBRADO NO FUTURO 6

1. MOTIVAÇÃO - CRIATIVIDADE E INICIATIVA 7

1.1 - MOTIVAÇÃO 7

1.2 - CRIATIVIDADE 10

1.3 - INICIATIVA 12

2. REVISÃO DE MATEMÁTICA 14

EXERCÍCIOS PARA FIXAR O APRENDIZADO 15

3.1 - Processo de Fabricação do Metal Duro17

3.2 - Chave de código (ISO 5608) para porta ferramentas para Torneamento externo 19


4 - INTRODUÇÃO AO CNC 23

Flexibilidade 23

Complexidade 23

Repetibilidade 23

Produtividade 24

Vantagens no uso do CNC 25


5 - PARÂMETROS DE CORTE PARA TORNEAMENTO 28

Avanço ( A ) 28

Área de Corte ( S ) 30

Velocidade de Corte ( Vc ) 30

Fig. 5.3 – Influência da Vc na rugosidade 31

Tensão de Ruptura ( TR ) 31

Pressão Específica de Corte ( KS ) 32

Força de Corte ( FC ) T 3

Potência de Corte ( PC ) 3


6. CLASSIFICAÇÃO DAS FUNÇÕES DE PROGRAMAÇÃO 7

7. DETALHAMENTO DAS FUNÇÕES 9

Fixação do Zero PeçaFixação do Zero Peça (Origem do programa). 9

Sistema de Coordenadas 10

Função – G90 – Sistema de Coordenadas Absolutas – 10

Função – G91 – Sistema de Coordenadas Incrementais – 11

Caractere para fazer comentários no programa ( ; ) 12

EXERCÍCIO PARA FIXAR O APRENDIZADO 12

Função N – Numeração Seqüencial de Blocos 13

Função G99 – Cancelamento de Referência Temporária 13

Função G92 – Deslocamento de Origem – (Referência temporária) 13

Função T - Seleção de Ferramentas e Corretores. 13

Função G54/G55 - Estabelecimento do Zero-Peça 13

Função G01 – Interpolação Linear com avanço programado 14

Função M00 – Parada programada do Programa 14

Função M01 – Parada Opcional do Programa 15

Funções M02 e M30 – Final de Programa 15

Funções M03, M04 e M05 – Comandos do Eixo-árvore 15

Funções M08 e M09 – Liga (M08) e Desliga (M09) Refrigerante de Corte 15

Funções M11 e M12 – Gamas de velocidades15

Função G96– Velocidade de Corte Constante 15

Função G97– RPM constante 16

Funções G02 e G3 – Interpolação Circular 16

Função G04 – Tempo de Permanência17

Funções G70 e G71 – Sistemas de Programação das Coordenadas 17

Funções G41 e G42 – Compensação do Raio da Ferramenta 17

Função – G40 – Cancela Compensação do Raio da Ferramenta – 19

8. CICLOS FIXOS E SUB-ROTINAS 20

Função G74 – Ciclo de Furação e Desbaste 20

Função G75 – Ciclo de Faceamento e Abertura de Canais 21

Função G83 – Ciclo de Furação para Furos Longos 23

Função G66 24

Função G37 – Ciclo Automático de Roscamento - 26

Função G76 – Ciclo Automático de Roscamento - 32

9. PROGRAMAÇÃO ASSISTIDA POR COMPUTADOR PARA MÁQUINAS A CNC 35

9.1 – PROGRAMAÇÃO AUTOMÁTICA PARA TORNO A CNC 36

10. TEMPO DE USINAGEM 39


TORNEAMENTO DE CASTANHAS 47

REFERÊNCIA EM “X ” 47

REFERÊNCIA EM “Z ” 48

FAZER ZERO PEÇA 49

INTRODUÇÃO DE PROGRAMA E SIMULAÇÃO GRÁFICA 51

11. Tolerâncias de Forma (Norma NBR 6409/80) 52

PAPO INICIAL “TECNOHUMANO” PARA COMEÇAR E SER LEMBRADO NO FUTURO

Caros alunos:

Talvez esta página da apostila, seja ignorada por muitos que irão freqüentar a disciplina

“Automação em Usinagem 1”, por não se tratar de conteúdo técnico. Porém desde que iniciei

minha caminhada como professor no CEFET-RJ, entendo cada vez mais, que a formação de um

aluno não deve passar somente pela fase técnica.

Ao iniciar no mundo do trabalho, após término do curso ou mesmo na fase de estágio,

certamente o aluno sentirá a necessidade de ter sido alertado sobre alguns conhecimentos sobre

RH e certamente sua memória lhe remeterá a este momento inicial da disciplina. A certeza sobre

a necessidade destes conhecimentos de RH, não é fruto apenas de aprendizado acadêmico ou

pesquisa, pois em minha vida profissional trabalhei sendo gerenciado e gerenciando pessoas, o

que me dá a autoridade de dizer que o que falo, pois foi vivido na prática. Tenho plena convicção,

que as historias que conto em minhas aulas, de experiências vividas por mim no mercado do

trabalho, contribuem para o aprendizado mais completo do futuro técnico.

Na busca de maior flexibilidade com a finalidade de acompanhar as necessidades de um

mercado consumidor de forma competitiva, o que passa na cabeça da maioria dos empresários é

investir no desenvolvimento tecnológico julgando que ele é a mola propulsora do setor produtivo.

Porém ele negligência a parte que não devemos nunca se esquecer do ator principal de um

processo produtivo: O Homem.

Quando LE BOTERF inicia seu estudo sobre o desenvolvimento de competências, começa

apresentando o questionamento: O que é um profissional? Ele dá como resposta que o

profissional é aquele que sabe administrar uma situação profissional complexa.

Em minha pesquisa de mestrado questionando a opinião de operadores e programadores

sobre as aptidões ou qualidades pessoais, visto que estas estão cada vez mais procuradas pelo

mercado de trabalho, foi elaborado um item no formulário que tinha o objetivo de saber com que

intensidade a Motivação, a Iniciativa e a Criatividade podiam contribuir para melhor

desempenho das tarefas executadas pelos programadores e operadores (VALLE, 2003). Entre

todos os operadores e programadores entrevistados, 75% responderam que estas características

contribuem para melhor desempenho.

Valorizando a importância destas qualidades, para um bom desempenho de um

trabalhador, independentemente de sua posição ou cargo dentro da empresa, estaremos, antes

de iniciar a parte prática da matéria a ser desenvolvida, mostrando algumas considerações sobre

Motivação, Criatividade e Iniciativa. Este adendo não nenhuma pretensão de esgotar o assunto e

sim dar um diferencial nos cursos ministrados no CEFET/RJ.

1. MOTIVAÇÃO - CRIATIVIDADE E INICIATIVA

1.1 - MOTIVAÇÃO

Motivação é quando se tem um motivo para agir. Ter motivação significa ter um desejo por

trás de suas ações. Ela é responsável pela persistência de uma pessoa para atingir uma meta.

Existem várias formas de amor, o amor ao trabalho é um ingrediente para a motivação. Quando

você executa uma tarefa sem estar motivado, com certeza não existe um comprometimento com o

resultado final. O funcionário motivado vive com uma pergunta "martelando" em sua mente:

"Como posso fazer melhor?".

Uma excelente forma de motivação é através da visualização. Visualizar seu objetivo e

sentir as sensações do sucesso, como se ele já tivesse acontecido, isto faz com que você se torne

mais confiante (site: Meta Sinergia.com.br). Por exemplo, se você está estudando para um

concurso, durante o estudo, visualize seu nome na lista de resultado.

Logo que possível, quando você estiver pesquisando na internet, no Google digite

motivação e assista alguns vídeos que estão disponíveis: Palestra de Motivação de Daniel

Goldrin(You Tube) e outras.

Uma pessoa pode ser altamente inteligente de acordo com uma definição mais

conservadora (ou seja, tem alto poder cognitivo, de maneira mensurável em testes de

inteligência), no entanto, pode não ter motivação para dedicar sua inteligência para certas tarefas.

Motivação No Ambiente Corporativo

Motivação é um tema bastante polêmico, tanto no meio intelectual como empresarial. Por

isso mesmo, várias teorias existem exclusivamente para explicá-la dentro de vários contextos.

Em psicologia, motivação é a força propulsora (desejo) por trás de todas as ações de um

organismo. Em administração, motivação é o processo responsável pela intensidade, direção e

persistência dos esforços de uma pessoa para o alcance de uma determinada meta. É o conjunto

de motivos que levam o indivíduo a agir de uma determinada forma. Em outras palavras, a

motivação é baseada em emoções.

Grande parte das organizações acreditam que o dinheiro motiva as pessoas. De inicio,

esse pensamento deu certo. Mas ele já não supre mais as necessidades psicológicas humanas.

O segredo de quem administra é identificar o que motiva o profissional, ou seja, saber quais são

suas aspirações e desejos para então incentivá-lo a alcançar aquele objetivo.

Contudo, a motivação é diferente em pessoas diferentes. Por isso, é preciso identificar o

nível de motivação de cada pessoa. Muitos já estão motivados. Outros estão em busca de bens e

desafios, e precisam de muita motivação.

Desempenho profissional, reconhecimento, elogios, etc devem ser aplicados pela líder

perante a sua equipe, pois também ajudam na motivação. É importante observar e reconhecer o

que está sendo feito certo e bem feito, pois isto motiva os colaboradores a continuar por este

caminho.

O nosso comportamento é causado pelo modo como percebemos o mundo e é dirigido

para atingir certas metas. Assim, o processo motivacional é basicamente induzido. As

necessidades dos empregados (motivos) causam um desejo interior de sobrepujar alguma falta ou

desequilíbrio. Aplica-se alguma forma de incentivo de administração que nos motiva a responder e

a nos comportar de forma a chegar a um resultado. Assim, nossas necessidades estão satisfeitas

e a organização obtém o resultado desejado.

Falar da própria motivação é falar de uma pessoa que em um projeto de vida, sabe aonde

chegar e como fazer para atingir seus objetivos. Uma pessoa com essa determinação e grau de

confiança em si mesma demonstra uma auto-estima considerável e tem uma excelente motivação

para o trabalho, pois sabe o que quer da vida. E é isso o que as organizações estão procurando.

É cada vez mais crescente a busca por profissionais talentosos, pois sem eles nada

adianta estratégia, tecnologia ou idéias inovadoras. As organizações estão à procura de pessoas

integras, criativa, motivadas, eficientes, visionarias e compreensivas.

Antes disso é preciso refletir que pessoas sem projeto pessoal ou profissional não podem

ter motivação pela simples razão de que não têm vontade, ou melhor, não sabem como estimular

sua vontade. A vontade implica em desejo, querer algo, realizar um sonho ou ter uma ambição

saudável. Aquele que sabe o que quer, tem vontade e motivação de ir atrás, ativa sua

determinação, persistência, energia infinita para o trabalho.

Como motivar o outro é uma questão de liderança e isso se traduz em reconhecimento,

elogio, incentivo, feed back de cada ação em que se avalia que o outro fez um mínimo de esforço

para superar expectativas. Motivar pessoas é a capacidade de fazê-las agir por causas muito mais

do que por projetos. A causa é maior, é uma missão em que todos se envolvem e pela qual todos

se comprometem. É muito mais fácil a motivação pela crença, ideal e confiança do que pela meta

ou imposição. Meta, qualquer pessoa com vontade dá conta.

Funcionário motivado e produtivo é aquele que está no lugar certo, ocupando uma função

capaz de explorar e estimular suas potencialidades, bem como lhe fornecer reconhecimento –

através de um salário compatível, plano de crescimento, benefícios e um reconhecimento genuíno

por parte da organização que ressalve o seu valor.

Motivar é dar crédito, além de elogiar; é fazer com que cada um à sua volta se sinta

partícipe dos resultados da empresa. Para isso é preciso que todos, sem exceção, saibam do

objetivo, como e quais são as ações para atingi-lo, sintam uma direção firme e sólida e a

segurança do acompanhamento em cada ação. Uma embarcação qualquer precisa de um

comandante que faça seus marinheiros acreditarem que podem dar a volta ao mundo. E podem.

Referência Bibliográfica STONER, 2005.

Leia atentamente o história a seguir conhecida como : A vaquinha

Um Mestre da sabedoria passeava por uma floresta com seu fiel discípulo, quando avistou

ao longe um sítio de aparência pobre e resolveu fazer uma breve visita. Durante o percurso

ele falou ao aprendiz sobre a importância das visitas e as oportunidades de aprendizado

que temos, também com as pessoas que mal conhecemos.

Chegando ao sítio, constatou a pobreza do lugar, sem calçamento, casa de madeiras, os

moradores, um casal e três filhos, vestidos com roupas rasgadas e sujas. Então se

aproximou do senhor aparentemente o pai daquela família e perguntou: Neste lugar não há

sinais de pontos de comércio e de trabalho, então como o senhor e a sua família

sobrevivem aqui?

E o senhor calmamente respondeu:

"Meu amigo, nós temos uma vaquinha que nos dá vários litros de leite todos os dias. Uma

parte desse produto nós vendemos ou trocamos na cidade vizinha por outros gêneros de

alimentos e a outra parte nós produzimos queijo, coalhada, etc ... para o nosso consumo, e

assim vamos sobrevivendo".

O sábio agradeceu a informação, contemplou o lugar por uns momentos, depois se

despediu e foi embora. No meio do caminho, voltou ao seu fiel discípulo e ordenou:

Aprendiz, pegue a vaquinha, leve-a ao precipício ali na frente e empurre-a, jogue-a lá em

baixo".

O jovem arregalou os olhos espantando e questionou o mestre sobre o fato da vaquinha ser

o único meio de sobrevivência daquela família, mas, como percebeu o silêncio absoluto do

seu mestre, foi cumprir a ordem. Assim, empurrou a vaquinha morro abaixo e a viu morrer.

Aquela cena ficou marcada na memória daquele jovem durante alguns anos e um belo dia

ele resolveu largar tudo o que havia aprendido e voltar naquele mesmo lugar e contar tudo

àquela família, pedir perdão e ajudá-los.

Assim fez, e quando se aproximava do local avistou um sítio muito bonito, com árvores

floridas, todo murado, com carro na garagem e algumas crianças brincando no jardim. Ficou

triste e desesperado imaginando que aquela humilde família tivera que vender o sítio para

sobreviver, "apertou" o passo e chegando lá, logo foi recebido por um caseiro muito

simpático e perguntou sobre a família que ali morava há uns quatro anos e o caseiro

respondeu:

Continuam morando aqui.

Espantado ele entrou correndo na casa, e viu que era mesmo a família que visitara com o

mestre. Elogiou o local e perguntou ao senhor (o dono da vaquinha): Como o senhor

melhorou este sítio e está tão bem de vida ???

E o senhor entusiasmado, respondeu:

"Nós tínhamos uma vaquinha que caiu no precipício e morreu, daí em diante tivemos que

fazer outras coisas e desenvolver habilidades que nem sabíamos que tínhamos, assim

alcançamos o sucesso que seus olhos vislumbram agora ..."

Ponto de reflexão:

Todos nós temos uma vaquinha que nos dá alguma coisa básica para sobrevivência e uma conveniência

com a rotina. Descubra qual, a sua, para empurrar empurra-la morro abaixo.

1.2 - CRIATIVIDADE

Se até você pensa que a criatividade é um dom divino para poucos privilegiados, aqui vai

uma boa notícia: a criatividade é uma característica que pode ser desenvolvida, ela está ligada a

um processo de pensamento (Maria Inês Felippe-APARH)

Criatividade não é meramente uma questão de técnicas e habilidades, mas, sobretudo de uma

atitude mental no trato de problemas e de idéias.

Sem uma atitude mental correta, estas técnicas não produzirão resultados. Para serem eficazes,

as técnicas de criatividade precisam ser acompanhadas de atitudes que nos levem a ver o mundo

sob diferentes perspectivas e a trilhar caminhos nunca antes tentados.

No site Criatividade e Inovação, encontramos algumas atitudes mentais essenciais para o

pensamento criativo, que são apresentadas a seguir.

Curiosidade

Criatividade requer uma disposição permanente para investigar, procurar entender e obter

novas informações sobre as coisas que nos cercam. Para se tornar uma pessoa mais criativa

você deve aprender a perguntar “por quê?” e “e se…?” e incorporar estas perguntas ao seu modo

de vida. Infelizmente, com a maturidade perdemos aquela atitude inquisitiva da infância, quando

não dávamos trégua aos nossos pais, querendo saber o porquê sobre tudo. Faz-se necessário

estimular a volta desta curiosidade natural, anulada pela escola, pela família e pelas empresas.

Confrontando desafios

As pessoas criativas não fogem dos desafios, mas os enfrentam perguntando “como eu

posso superar isto?”. Elas têm uma atitude positiva e vêem em cada problema uma oportunidade

de exercitar a criatividade e conceber algo novo e valioso.

mailto:[email protected]

Descontentamento construtivo

As pessoas criativas têm uma percepção aguda do que está errado no ambiente em volta

delas. Contudo, elas têm uma atitude positiva a respeito desta percepção e não se deixam abater

pelas coisas erradas. Ao contrário, elas transformam este descontentamento em motivação para

fazer algo construtivo.

Mente aberta

Criatividade requer uma mente receptiva e disposta a examinar novas idéias e fatos. As

pessoas criativas têm consciência e procuram se livrar dos preconceitos, suposições e outros

bloqueios mentais que podem limitar o raciocínio.

Flexibilidade

As pessoas muito criativas são hábeis em adotar diferentes abordagens na solução de um

problema. Elas sabem combinar idéias, estabelecer conexões inusitadas e gerar muitas soluções

potenciais. Elas adoram olhar as coisas sob diferentes perspectivas e gerar muitas idéias.

Suspensão do julgamento

Imaginar e criticar ao mesmo tempo, é como dirigir com o pé no freio. As pessoas criativas

sabem que há um tempo para desenvolver idéias e outro para julgá-las. Elas têm consciência que

toda idéia nasce frágil e precisa de tempo para maturar e revelar seu valor e utilidade antes de ser

submetida ao julgamento.

Síntese

Olhe as árvores, sem perder a visão da floresta. A capacidade de se concentrar nos

detalhes sem perder de vista o todo é uma habilidade fundamental das pessoas criativas. A visão

do todo lhe dá os caminhos para estabelecer conexões entre informações e idéias aparentemente

desconexas.

Otimismo

Henry Ford resumiu bem as conseqüências de nossas atitudes: Seja acreditando que você

pode, seja que não pode, você estará provavelmente certo. Pessoas que acreditam que um

problema pode ser resolvido acabam por encontrar uma solução. Para elas nenhum desafio é tão

grande que não possa ser enfrentado e nenhum problema tão difícil que não possa ser

solucionado.

Perseverança

As pessoas muito criativas não desistem facilmente de seus objetivos e persistem na

busca de soluções, mesmo quando o caminho se mostra longo e os obstáculos parecem

intransponíveis. Com muita freqüência, a procura de uma solução criativa requer determinação e

paciência. Ouçamos o Professor Sir Harold Kroto, prêmio Nobel de Química: Nove entre dez de

meus experimentos falham, e isto é considerado um resultado muito bom entre os cientistas.

Eterno aprendiz

Freqüentemente, a solução criativa nasce de combinações inusitadas, estabelecendo

analogias e conexões entre idéias e objetos que não pareciam ter qualquer relação entre si. A

matéria prima para estas analogias e conexões são os fatos observados e os conhecimentos e

experiências anteriores que a pessoa traz consigo. É através de seu patrimônio cultural que cada

pessoa pode dar seu toque de originalidade. Este patrimônio cultural nasce e se alimenta de uma

atitude de insaciável curiosidade e de prazer em aprender coisas novas.

Quais destas atitudes mentais caracterizam sua maneira de lidar com seus desafios?

Quais são seus pontos fortes? Quais atitudes você precisa desenvolver para fortalecer sua

criatividade? Focalize naquelas que você considera essenciais para o aprimoramento de sua

criatividade e prepare um plano de ação. Mas tenha sempre em mente que atitudes não são

mudadas de um dia para outro. Isto requer disciplina, paciência e perseverança. Pode ser difícil,

mas o prêmio é alto.

1.3 - INICIATIVA

Como todo profissional, você tem diariamente a oportunidade de arregaçar as mangas,

usar seus talentos e se destacar por uma atuação brilhante. Quase sempre, isso é apenas uma

questão de tomar a iniciativa de entrar em ação antes que o seu supervisor lhe diga o que fazer e

como (Bob Nelson).

Deixando de lado a questão salarial, as pessoas são livres para tomar o rumo em sua carreira, ou

seja, escolher a direção que desejam seguir. Fracassar ou ter sucesso está sempre nas mãos de

cada um. Mesmo sabendo disso, muitos profissionais hesitam em tomar a iniciativa, quer seja por

comodidade (não sair da zona de conforto) ou por medo de ser chamado à atenção por se

adiantar. Algumas frases são sempre pronunciadas por aqueles que não possuem iniciativa:

Isto não é da minha competência;

O que eu ganho com isso?

Está funcionando assim, para que mudar?

A "mesmice" é como uma doença, depois que você começa a conviver com ela e não quer

ficar bom, nenhum remédio no mundo pode curá-lo.

“Quando for incumbido de um trabalho mais difícil e penoso, não resmungue, não reclame,

mas veja nele uma chance de desenvolver-se.” (M.Taniguchi).

A falta de iniciativa é um dos grandes obstáculos ao desenvolvimento profissional. O

funcionário que faz só o que lhe é exigido adota a lei do mínimo esforço, tem poucas chances

de avançar na carreira. Hoje, mais que nunca, ela precisa superar seus limites continuamente

para oferecer bons serviços a seus consumidores e jamais conseguirá isso com uma equipe

sem iniciativa. Entender que a empresa precisa de você para crescer, é o primeiro passo no

caminho da iniciativa.

Para se sobressair no atual modelo econômico, a empresa necessita de pessoas realizadoras

que:

• Façam o que precisa ser feito, mesmo sem ser solicitadas.

• Resolvam problemas em vez de criá-los, ignorá-los ou de transferi-los para os outros.

• Tenham a qualidade do seu trabalho como marca registrada.

• Corram risco e se dediquem como se fossem donas dos negócios.

A iniciativa é a qualidade que diferencia um funcionário ativo, notável, com visão

empreendedora, do medíocre. E esse último, que geralmente espera ser carregado pelos outros,

é muito mais comum nas organizações do que se imagina. Essas pessoas estão equivocadas. A

velha manobra de trabalhar "conforme o salário" não leva ninguém a lugar nenhum (Maria de Lima

Jornalista – redatora da Rádio Alpha FM / SP)

Para o consultor americano Bob Nelson, especialista em motivação, o maior erro que um

funcionário pode cometer é pensar que trabalha para alguém. "Você pode ter um chefe, receber o

pagamento de determinada empresa, mas você é o mestre de seu próprio destino. É você que

decide que potencial alcançar em sua careira: o que realizar em sua vida. Todos os dias você tem

chance de exceder-se, de ser excepcional. Tudo isso vem da iniciativa".

Logo que possível, quando você estiver pesquisando na internet, no Google digite

Iniciativa e assista alguns vídeos (Vídeos para Iniciativa) que estão disponíveis: O problema não é

meu; DANIEL GODRI - Atitude e Habilidade (You Tube) e outros.

2. REVISÃO DE MATEMÁTICA

Considerações gerais.

Todo programador de um equipamento a CNC, às vezes se depara com algum tipo de

desenho que faltam algumas cotas que para serem determinadas, requer do programador um

conhecimento sólido de trigonometria.

Para tentar minimizar esta dificuldade, apresentaremos a seguir uma série de exercícios para

serem resolvidos em sala de aula que tem a finalidade de fixar alguns conceitos muito importantes

durante a programação.

Razões trigonométricas no triângulo retângulo

Se uma circunferência é tangente a duas retas em P1 e P2, e

estas formam entre si um ângulo, a bissetriz deste ângulo

eas retas perpendiculares a P1 e P2 passarão pelo centro

Figura 2-1 desta circunferência. (Figura 2-1)

Quando duas retas paralelas são cortadas por

uma transversal aparecem uma série de ângulos

com algumas características que auxiliam na

resolução de problemas: Figura 2-2

A = F = C = H

Figura 2-2 E = B = G = D

Exercícios para fixar o aprendizado

2-1) - Dois observadores: A e B, vêem um balão, respectivamente, sob ângulos visuais de 20° e

40°, conforme indica a figura. Sabendo que a distancia entre A e B é de 200m, calcule h.

2-2) - A partir de um ponto, observa-se o tipo de um prédio sob um ângulo de 30°.

Caminhando 23m em direção ao prédio, atingimos outro ponto, de onde se vê o topo do prédio

segundo um ângulo de 60°. Qual a altura do prédio?

2-3) – Para fazer a programação em um torno a CNC da peça abaixo é necessário conhecer todas

as cotas do desenho. De acordo com os conceitos apresentados calcule as cotas faltantes.

Figura 2-5

Figura 2-3

Figura 2-4

2-4) - (UFTM) Um rebite é produzido com as dimensões indicadas no desenho. Calcule o valor,

em cm da dimensão da cota "C".

2-5) - (Vunesp - SP) Ao chegar de viagem, uma pessoa tomou um táxi no aeroporto para se dirigir

ao hotel. O percurso feito pelo táxi, representado pelos segmentos AB, BD, DE, EF e FH, está

esboçado na figura, onde A indica o aeroporto, o ponto H indica o hotel, BCF é um triângulo

retângulo com ângulo reto em C, o ângulo no vértice B mede 600 e DE é paralelo a BC.

Sabendo-se que AB=2km, BC=3km, DE=1km e FH=3,3, determine:

a) As medidas dos segmentos BD e EF em quilômetros

b) O preço que a pessoa pagou pela corrida (em reais), sabendo-se que o valor da corrida do taxi

é dado pela função Y=4+0,8x, sendo X a distância percorrida em quilômetros e Y o valor da

corrida em reais.

Figura 2-6

Figura 2-7

3 - INTRODUÇÃO AO METAL DURO

Metal Duro é um material relativamente novo, produto da metalurgia do pó e de grande

importância para todos os processos de usinagem na indústria moderna.

Totalmente diferente dos materiais fundidos, os pós-metálicos com tamanhos variando de 3 a

10microns são misturados, prensados e sinterizados, formando assim um material de alta

densidade, composto de partículas duras incrustadas no metal ligante.

As partículas duras são os carbonetos metálicos, os quais dentro do Metal Duro, criam a

resistência ao desgaste, enquanto o metal ligante cria a tenacidade.

Embora a tendência seja um aumento crescente do uso do Metal Duro, mesmo em pequenas

empresas, o aço rápido ainda ocupa uma grande parcela no segmento Metal-Mecânico, aos quais

podemos destacar:

Brocas em geral.

Alargadores.

Machos e tarraxas.

Ferramentas de formas especiais.

Ferramentas manuais de corte.

A primeira vez que se usou Metal Duro com material cortante foi por volta de 1920, e

consistia basicamente de Carboneto de Tungstênio (wc) e cobalto (Co), cuja aplicação voltava-se

à usinagem de Ferro Fundido Cinzento.

Por volta de 1930 foi adicionado ao Metal Duro um outro carboneto metálico tal como o

carboneto de Titânio (TiC) para combater o fenômeno do desgaste na superfície de saída da

ferramenta provocado pelos materiais ferrosos de cavacos longos, como por exemplo o aço.

3.1 - Processo de Fabricação do Metal Duro

A principal matéria prima para a fabricação do Metal Duro é a XELITA ( CaWO4 ), bem como a

WOLFRAMITA ( Fe, Mn ) WO4 com alto teor de Tungstênio ( W ).

Na primeira parte do processo, o minério passa por uma série de tratamento químicos e

mecânicos tais como: moagem, lavagem, filtragem, aquecimento e nova lavagem até chegar ao

tungstênio metálico puro em pó. O tungstênio puro é produzido a partir do óxido tungstíco pela

redução com hidrogênio.

Na segunda parte, depois de inspecionado, este tungstênio metálico (w) com impurezas

de no máximo 0.0001% é misturado com carbono (C).

Essa mistura é então levada ao forno, (17000C) sofrendo uma carburização obtendo-se assim o

carboneto de tungstênio (Wc), que é o componente principal do Metal Duro.

Neste estágio são misturados outros constituintes que dão maior dureza ao Metal Duro :

carboneto de titânio (TiC), carboneto de tântalo (TaC) e carboneto de nióbio (NbC).

Na terceira parte, esses carbonetos são misturados e moídos num grande moinho de

bola. Após moagem estes pós metálicos são misturados com cera em pó e prensado em forma de

briquetes.

Na quarta parte do processo, se houver necessidade de modificação, os briquetes são

sinterizados(1300 a 16000C), tornando-se assim uma peça acabada de Metal Duro, em forma de

pastilha intercambiável.

Matéria prima

Moagem

Lavagem

Filtragem

Aquecimento

Tungstênio

metálico puro

em pó

Pó de

tungstênio

Adição de

carbono

Aquecimento

Carboneto de

Tungstênio

Wc

Trituração

e Moagem

Misturar com

Cera em pó

Prensagem

(Briquetes)

Pastilha

Intercambiável

Sinterização

Figura 3-1

3.2 - Chave de código (ISO 5608) para porta ferramentas para Torneamento externo

Fonte: www.scribd.com

O código ISO para suportes porta pastilhas externo inclui símbolos, representados por

Letras e Números que definem formas, tipos e parâmetros dimensionais dos mesmos. O

fabricante pode ainda adicionar um símbolo opcional, separado por um hífen, no qual pode fazer

uso de opções de simbologia própria, ou seja, especificação do fabricante.

Campo 1 - Sistema de Fixação

Campo 2 - Formato das pastilhas intercambiáveis

Campo 3 - Tipos de Porta Ferramentas

Campo 4 - Ângulo de folga das pastilhas

Figura 3-2

Figura 3-3

Figura 3-4

Campo 5 - Sentido de Corte das pastilhas

Campo 6 - Altura da Haste

Campo 7 - Largura da Haste

Campo 8 - Comprimento do Porta Ferramenta

Campo 9 - Comprimento da Aresta de Corte

Figura 3-5

Figura 3-6

Figura 3-7

Figura 3-8

Figura 3-9

Campo 10 - Designação do fabricante

Quando necessário um código suplementar com informações específicas poderá ser adicionado

ao código ISO pelo fabricante

À seguir temos uma figura que mostra um resumo da chave de código para suportes para

torneamento:

Para exercitar a chave de código apresentada, após analisar a figura abaixo, especificar cada

campo representado com letras ou números.


Figura 3-10

Figura 3-11

Quadro retirado do site da mitsubishicarbide em 12/10/2012

4 - Introdução ao CNC

Após a manufatura artesanal, nota-se um esforço continuado para superar dificuldades na

confecção de peças com um grau de complexidade cada vez mais elevado proveniente de

demanda por produtos mais sofisticados tecnologicamente. Em um sistema onde o operador é o

elemento de comunicação entre o desenho e a máquina operatriz, há de se esperar que exista

uma grande dificuldade ao confeccionar um lote de peças e que estas sejam bastante similares.

Isto acontece, pois o sistema é extremamente dependente do homem que o opera, pois tanto a

condição física como a psicológica afeta a qualidade final do que está se produzindo, ou seja,

existem muitas varáveis que podem afetar a qualidade.

Em um sistema convencional, tem-se presente alguns inconvenientes introduzidos no

processo pelo fator humano:

- o cansaço - que se intensifica pelo aumento do volume do lote;

- a morosidade - que é uma variável pessoal que depende de quem opera o equipamento;

- a imprecisão - que aparece pela dificuldade de se produzir peças idênticas.

Pode-se perceber que ao longo da história, toda vez que se projetava uma máquina-

ferramenta, o projetista buscava sempre não perder de vista as características que permitem

superar uma a uma as dificuldades indesejáveis citadas acima (GONÇALVES,2001). Estas

características são:

Flexibilidade

É a facilidade que apresenta determinado sistema de fabricação de ser reprogramado

para fabricar novos lotes. A máquina-ferramenta do tipo universal quando operada por um

profissional é um sistema de fabricação que necessita de poucas adaptações para passar a

fabricar uma nova peça, logo este sistema pode ser considerado do tipo flexível. Quando nos

referimos a um operador especializado estamos falando de um profissional que além de dominar o

equipamento, deve possuir conhecimentos sobre parâmetros (profundidade de corte, avanço,

rugosidade, etc.) que a todo instante devem ser utilizados.

Complexidade

É o grau de dificuldade de manufatura de uma peça.

A complexidade de uma peça não está no número de operações e sim na geometria pouco

convencional que possa ter. Assim, independente do grau de especialização do operador de um

equipamento convencional, à medida que a complexidade aumenta, torna-se difícil a usinagem da

peça (confecção demorada).

Repetibilidade

É a capacidade de manter as medidas de uma peça para outra dentro de uma tolerância

determinada pelo projeto (obter peças as mais similares possíveis). A repetibilidade de um

sistema convencional vai se tornando mais difícil à medida que a complexidade vai aumentando.

Um sistema onde praticamente tudo depende do operador, não pode ser considerado repetitivo.

Produtividade

É a capacidade de fabricar determinado lote de peças, no menor tempo possível, sem

prejuízo da qualidade. Como os inconvenientes da morosidade e imprecisão estão presentes na

máquina-ferramenta universal em virtude do fator humano, este sistema embora seja considerado

flexível não pode contribuir muito com a característica produtividade. Conseqüentemente, um

sistema convencional não pode ser considerado competitivo. Tendo uma maior a produtividade,

pode-se ter um menor custo por peça aumentando assim a possibilidade do produto competir no

mercado. Produzir mais gastando um tempo menor de preparação, foi sempre uma equação a ser

equilibrada.

Em resumo é possível dizer que:

É desejável que uma máquina-ferramenta ou sistema seja flexível na mudança de operações,

que seja capaz de executar tarefas complexas, que possa garantir máxima repetibilidade de

uma tarefa para outra e que essas características sejam aliadas a uma alta produtividade

(OHYA, 1999).

O quadro a seguir tenta mostrar o grau de atuação do homem nos diversos tipos de sistemas já

comentados em cada uma das características: flexibilidade, produtividade, repetibilidade e

complexidade.

Máquina UniversalMáquina

Automática

Máquina a

CNC

Flexibilidade SIM NÃO SIM

Produtividade Depende do operador SIM SIM

Repetibilidade Depende do operador SIM SIM

Complexidade Depende do operadorDepende do

montadorSIM

Quadro .4-1 – Dependência do homem no sistema produtivo

A tentativa de se projetar um sistema que pudesse atender todas estas características,

originou a tecnologia da máquina-ferramenta programável por coordenadas, o CNC - Comando

Numérico Computadorizado. Como marco histórico do surgimento deste tipo de tecnologia

aplicado à máquina-ferramenta pode-se citar a experiência de John Parsons, um pequeno

fabricante de hélices de helicópteros (1947), que inventou uma máquina comandada por

meio de informações numéricas. O resultado desejado era o de reduzir as operações de controle

das hélices, muito demoradas e dispendiosas. A máquina, uma fresadora convencional por

coordenadas, tinha os eixos da mesa comandados por um computador que era alimentado por

cartões perfurados nos quais estavam codificadas as coordenadas dos pontos (DEGARMO,

1997).

Uma máquina-ferramenta a CNC é composta basicamente da unidade de comando (local

onde fica armazenado todo o software usado e onde são processados todos os cálculos do

sistema), máquina propriamente dita (estrutura e cadeia cinemática) e os acionamentos

(servomecanismo) responsáveis pelos movimentos dos eixos.

A aplicação do CNC no controle de máquina-ferramenta permite realizar tarefas repetitivas e

de grande complexidade geométrica. Esta tecnologia possibilita a reprodutibilidade de produtos de

variadas formas geométricas e para as empresas que produzem com alta diversificação e em

pequenos lotes usufruem muito da flexibilidade inerente a esses equipamentos.

A filosofia de construção de uma máquina-ferramenta a CNC tem como objetivos retirar de

cada sistema já mencionado todas as características positivas: da máquina convencional a

flexibilidade, da máquina automática a repetibilidade, precisão e rapidez.

Vantagens no uso do CNC

Dentre as vantagens geradas com a implantação desta nova inovação de processo,

podemos destacar (DINIZ, 1990):

- Maior versatilidade do processo – Perfis simples ou complexos são executados, sem a

necessidade de utilização de ferramentas especiais (ferramentas de forma);

- Redução do número de ferramentas – Com apenas uma ferramenta é possível fazer várias

operações;

- Menor tempo ocioso – O deslocamento rápido é executado na faixa de 10m/min (de acordo com

as características do equipamento), isto acarreta uma diminuição dos tempos ociosos. A troca

automática de velocidade (sem necessidade de posicionamento de alavancas manualmente),

contribui também para melhorar esta característica;

- Eliminação do tempo de afiação – As ferramentas usadas em CNC são padronizadas e

intercambiáveis (dispensando sua afiação);

- Apoio ao controle da qualidade – Durante o tempo de usinagem existe uma certa ociosidade do

operador, este tempo pode também ser usado para controle de medidas capitais;

- Aumento da Qualidade do serviço (Redução de refugos) – Devido à precisão dos órgãos

mecânicos que compõem equipamento a CNC, isto aumenta a qualidade em função da

repetibilidade (sistema de posicionamento, controlado pelo CNC, de grande precisão) e

facilidade de alteração de parâmetros;

- Menor estoque de peças - Em razão da rapidez de fabricação, as peças são executadas somente

quando solicitadas pelo cliente (estoque zero);

- Maior segurança do operador e Redução na Fadiga - Como a intervenção é mínima, diminui o

risco de acidentes;

-Troca rápida de ferramentas – Todas as ferramentas são colocadas em um “magazine” e sua troca

é feita de maneira automática;

4.1 - Escreva no retângulo o nome da característica da máquina-ferramenta descrita na frase:

1. Grau de dificuldade de manufatura de

determinada peça mecânica.

2. Capacidade de manter dentro de uma

tolerância determinada as medidas de

uma peça para outra.

3. A capacidade de fabricar um lote de

peças no menor tempo possível, sem

prejuízo da qualidade.

4. Facilidade que apresenta determinado

sistema de fabricação de ser reproga-

mado para fabricar novas peças.

4.2 – Das vantagens apresentadas com o uso do CNC, listar aquelas que são diretamente

ligadas com o profissional da máquina.


4.3 - Marque V nas afirmativas verdadeiras e F nas falsas. ---------------------

A economia de dispositivos e gabarito, aliada a outros fatores, garante a

conveniência econômica das máquinas-ferramenta a CNC.

A grande flexibilidade das máquinas-ferramenta a CNC nos vários usos,

principalmente nos centros de usinagem, permite que se reduzam ao

mínimo os tempos de preparação delas.

No Comando numérico, a economia de espaço na oficina é sentida na

substituição das máquinas universais pelas de CNC.

Uma grande vantagem do CNC em relação ao controle dimensional das

peças, é notável graças a repetibilidade obtida na produção.

Para a usinagem de peças complexas, ou mesmo para a usinagem de

uma só dessas peças, a utilização do CNC se torna inviável.

As ferramentas de corte usadas no CNC têm a sua vida útil prolongada,

em virtude da escolha das condições de uso serem determinadas pelo

operador.

Os refugos e os retrabalhos são drasticamente reduzidos pela não

intervenção do operador no momento da usinagem.

Graças à diminuição da interação homem-máquina no CNC, a segurança

do operador é aumentada , enquanto a fadiga é diminuída.

Quadro 5-1 – Parâmetros de corte

5 - Parâmetros de corte para torneamento

Parâmetros de corte são grandezas numéricas que definem, numa usinagem, os diferentes

esforços, velocidades, etc., auxiliando-nos na obtenção de uma perfeita usinabilidade dos

materiais. Para as operações de torneamento, utilizam-se os seguintes parâmetros de corte:

PARÂMETRO SÍMBOLO

Avanço A

Profundidade de Corte P

Área de Corte S

Velocidade de Corte VC

Tensão de Ruptura TR

Pressão Especifica de Corte KS

Força de Corte FC

Potência de Corte PC

Vejamos agora cada parâmetro separadamente bem como a dependência entre eles.

Avanço ( A )

O avanço, por definição, é a velocidade de deslocamento da ferramenta em cada volta da

peça. Geralmente, nos tornos a CNC se utiliza o avanço expresso em mm/rot. Quando temos a

unidade de avanço em mm/rot e queremos obtê-la em mm/min, utilizamos a seguinte relação:

Avanço(mm/min) = rpm X avanço(mm/rot)

A escolha do valor de avanço deve ser feita levando-se em consideração material, a

ferramenta (classe de dureza das pastilhas intercambiáveis) e a operação que será executada na

usinagem.

Como seria muito extenso para um curso técnico, discorrer sobre todos os fatores que

influenciam no acabamento da peça, entendemos que o avanço é o principal deles e pode ser

escolhido em tabela apropriada em função da rugosidade e do raio da pastilha (Tabela a seguir

51 ).

Esta tabela mostra os valores de avanço máximo (teórico) em função da rugosidade (mais

usadas nos projetos) em Ra especificado, para diferentes tamanhos de raio de ponta.

Tabela 5-1 - avanço em função da rugosidade e raio da pastilha

Uma segunda maneira de determinar o avanço é por intermédio de uma fórmula

aproximada, considerando que o ideal sempre obtido através da calibragem da peça teste.

Onde: R é rugosidade desejada e r raio da pastilha

Algumas considerações sobre o avanço:

Diminuir demasiadamente o avanço resulta em desgaste frontal e diminuição da vida útil

da ferramenta.

O aumento demasiado do avanço resulta na craterização.

O aumento do avanço resulta no aumento da produtividade.

Normalmente, o uso de raios de ponta maior melhora o acabamento superficial.

Profundidade de corte ( P)

É a grandeza numérica que define a penetração da ferramenta para a realização de uma

determinada operação, possibilitando remoção de certa quantidade de cavaco.

A profundidade de corte deve ser compatível com o tipo de usinagem a ser feita. Para uma

operação de acabamento, ela não deve ser inferior ao raio da pastilha para não prejudicar a

rugosidade.

Fig. 5.1 – Prof. de corte no raio e na face

A profundidade de corte máxima para uma operação de desbaste, pode ser obtida em

função de outros parâmetros a serem abordados nesta seção, segundo a fórmula abaixo:

P =

Onde:

PC = Potência de corte (CV)

KS = Força específica de corte (Kp/mm²)

n = Rendimento (%) - 50 A 60% (máq. usada); 70 A 80% (máq. nova)

A = Avanço (mm/rot)

P = Profundidade de corte (mm)

4500 = Fator para transformação

Nota: Para transformar cv em kw dividir o valor por 1,36.

Área de Corte ( S )

É a área calculada da seção do cavaco que será retirado em uma rotação da peça,

definida como produto da profundidade de corte com um avanço conforme a fórmula abaixo:

S = P x A

Fig. 5.2 – Variáveis da área

Velocidade de Corte ( Vc )

A velocidade de corte (VC) é a velocidade circunferencial ou de rotação da peça. Dizemos

então que a cada rotação da peça por tornear, o seu perímetro passa uma vez pela aresta

cortante da ferramenta.

Podemos também dizer que a velocidade de corte é o comprimento do cavaco que a ferramenta

cortou em um minuto. Ao retificar o perímetro "n" vezes temos:

VC = velocidade de corte (metros/minuto)¶ = constante – valor de 3,1416D = Diâmetro de corte (mm)

n = rotação do eixo-árvore (rpm)

Aumentando-se a velocidades de corte, a rugosidade melhora e praticamente se estabiliza

para valores maiores que 100m/min, como pode ser visto na figura abaixo. Nestas velocidades

não haverá mais formação da aresta postiça a qual prejudica o acabamento (Ferraresi, Dino).

Fig. 5.3 – Influência da Vc na rugosidade

Tensão de Ruptura ( TR )

É a máxima tensão (força) aplicada em um determinado material antes de seu completo

rompimento, tensão esta que é medida em laboratório, com aparelhagens especiais. A unidade da

tensão de ruptura é o Kg/mm². Apresentamos a seguir uma tabela com os principais materiais

normalmente utilizados em usinagem, com suas respectivas tensões de ruptura.

MATERIAL USINADO TENSÃO DE RUPTURA (kg/mm mm²)

Alumínio 42

Bronze-manganês 42 a 49

Bronze-fosforoso 35

Inconel 42

Ferro fundido especial 28 a 46

Ferro maleável (fundido) 39

AÇO CARBONO

SAE 1010 (laminado ou forjado) 40






AÇO CARBONO DE CORTE FÁCIL



AÇO MANGANÊS




AÇO NÍQUEL





AÇO CROMO-NÍQUEL





AÇO MOLIBDÊNIO





AÇO CROMO




Pressão Específica de Corte ( KS )

É por definição, a força de corte para a unidade de área de seção de corte (S). Também é

uma variável medida em laboratório obtida mediante várias experiências, onde se verificou que a

pressão específica de corte depende dos seguintes fatores: material empregado (resistência),

seção de corte, geometria da ferramenta, afiação da ferramenta, velocidade de corte, fluído de

corte e rigidez da ferramenta.

Na prática utilizam-se tabelas que simplificam o cálculo desse parâmetro de corte. Porém,

podemos observar que para um mesmo material temos uma pressão específica de corte para

cada avanço usado ( tabela 5-2).

Par um aço SAE 1040 a 1045 temos um Ks de 420kg/mm2 usando um avanço de 0.1mm/rot e um

Ks de 300kg/mm2 usando um avanço de 0.2mm/rot.

PRESSÂO ESPECÍFICA DE CORTE PARA DIVERSOS MATERIAIS

Tipo de Material

"Ks" em Kg/mm2

Avanço em mm/rot

0,1 0,2 0,4 0,8

Aço SAE 1010 à 1025 360 260 190 136

Aço SAE 1030 à 1035 400 290 210 152

Aço SAE 1040 à 1045 420 300 220 156

Aço SAE 1065 440 315 230 164

Aço SAE 1095 460 330 240 172

Aço Fundido Mole 320 230 170 124

Aço Fundido Médio 360 260 190 136

Aço Fundido Duro 390 286 205 150

Aço Mn e Aço Cr-Ni 470 340 245 176

Aço Cr-Mo 500 360 260 185

Aço de Liga Mole 530 380 275 200

Aço de Liga Duro 570 410 300 215

Aço Inoxidável 520 375 270 192

Aço Ferramenta (HSS) 570 410 300 215

Aço Manganês Duro 660 480 360 262

Ferro Fundido (FoFo) Mole 190 136 100 72

Ferro Fundido (FoFo) Médio 290 208 150 108

Ferro Fundido (FoFo) Duro 320 230 170 120

Ferro Fundido (FoFo) Maleável Temp 240 175 125 92

Alumínio 130 90 65 48

Cobre 210 152 110 90

Cobre com Liga 190 136 100 72

Latão 150 115 85 60

Bronze Vermelho 140 100 70 62

Bronze Fundido 340 245 180 128

Tabela 5-2 - Adaptada (Resumida) do Manual da ROMI

Uma segunda maneira para determinar o "Ks" em função da Tensão de Ruptura, seria usar a tabela abaixo (tabela 5-3):

Material

Tensão de ruptura em Kg/mm2

1. Aço duro manganês

2. Aço liga 140-180 Kg/mm2

Aço Ferram. 150-180 Kg/mm2

3. Aço liga 100-140 Kg/mm2

4. Aço inoxidável 60-70 Kg/mm2

5. Aço Cr Mg 85-100 Kg/mm2

6. Aço Mn Cr Ni 70-85 Kg/mm2

7. Aço 85-100 Kg/mm2

8. Aço 70-85 Kg/mm2

9. Aço 60-70 Kg/mm2

10. Aço 50-60 Kg/mm2

11. Aço fundido acima de TO Kg/mm2

12. Aço até 50 Kg/mm2

Aço Fundido 50-70 Kg/mm2

Fundição de concha 65-90 shore

13. Aço fundido 30-50 Kg/mm2

Ferro fundido de liga 250-400 brinell

14. Ferro fundido 200-250 brinell

15. Ferro fundido maleável

16. Ferro fundido até 200 brinell

Como utilizar a tabela anterior (tabela 5-3)

Definir o material que se quer usinar.

Definir o avanço em mm/rot para a usinagem pela tabela 1 ou pela fórmula..

Definir Tensão de ruptura (Tr) do material a ser usinado.

Aplicar o valor da tensão de ruptura achado, na relação de material na tabela da pressão

especifica de corte (Ks) (Tabela 4.3), determinado-se assim uma das 16 retas do gráfico.

Procurar o avanço empregado em mm/rot. no eixo das abscissas.

Traçar uma linha até interceptar a reta já determinada e passar uma perpendicular até o

eixo das ordenadas, determinado-se assim o “Ks” em Kg/mm².

Uma terceira maneira seria usar uma fórmula aproximada (AWF):

Onde:

"Cw" é uma constante do material (tabela abaixo) e

"a" é o avanço em mm/rot retirado da tabela 1 ou calculado.

Material Cw

Aço SAE 1020 e 1025 120

Aço SAE 1035 140

Aço SAE 1045 145

Aço SAE 1060 150

Aço SAE 1090 160

Latão 54

Cobre 72

Alumínio Fundido 46

Tabela 5.4 – Constante de alguns materiais

Cálculo do valor do “Ks” para avanços que se encontram no intervalo daqueles

apresentados na tabela 4.2, por exemplo, 0.16mm/rot.

Dividindo por 10 o intervalo de 0.1mm/rot até 0.2mm/rot, temos um valor de 0.01. Dividindo

por 10 o intervalo de 300kg/mm2 até 420kg/mm2 ((420-300)/10) temos um valor de 12kg/mm2 para

cada intervalo. Se o avanço encontrado foi de 0.16mm/rot, temos que somar 4 intervalos de

12kg/mm2 a 300kg/mm2 ou subtrair 6 intervalos de 12kg/mm2 a 420kg/mm2. Em ambos os caso

encontraremos 348Kg/mm2.

Ks = Cw /

a0.477

Força de Corte ( FC ) T

A força de corte FC (também conhecida por força principal de corte) é, por definição, a

projeção da força de usinagem sobre a direção de corte.

Esse parâmetro de corte resulta do produto da pressão específica de corte (KS) pela área

de corte (S). A unidade é dada em kgf. Então :

FC = Ks x S

FC = Ks x P x A

Potência de Corte ( PC )

Potência de corte é a grandeza despendida no eixo-árvore para a realização de uma

determinada usinagem. É um parâmetro de corte que nos auxilia a estabelecer o quanto podemos

exigir de uma máquina-ferramenta para um máximo rendimento, sem prejuízo dos componentes

dessa máquina, obtendo assim uma perfeita usinabilidade.

PC =

Onde:

PC = Potência de corte (CV)

KS = Força específica de corte (Kg/mm²)

n = Rendimento (%) - 50 A 60% (máq. usada); 70 A 80% (máq. nova)

A = Avanço (mm/rot)

P = Profundidade de corte (mm)

4500 = Fator para transformação

Nota: Para transformar cv em kw dividir o valor por 1,36.

visto que S = P x A

Figura 5-4

SOLUÇÃO DE PROBLEMAS NO TORNEAMENTO SOLUÇÃO DE PROBLEMAS NO TORNEAMENTO ( PARTE I )( PARTE I )

Quadro 5-2

SOLUÇÃO DE PROBLEMAS NO TORNEAMENTO SOLUÇÃO DE PROBLEMAS NO TORNEAMENTO ( PARTE I I)( PARTE I I)

Quadro 5-3

5-1 - A Força de Corte em uma ferramenta é de 250 Kgf e a velocidade de Corte é Vc= 25 m/min.

Calcular a potencia de Corte sabendo-se que o rendimento é de 70%.

5-2 - Usando todo o conteúdo deste capítulo e as tabelas apresentadas calcule a profundidade de

corte máxima usando ferramenta de Metal Duro com os dados abaixo:

Velocidade de corte = 150m/min.

Diâmetro a ser torneado = 75mm

Potência do motor = 15Kw

Material a ser usinado = Aço SAE 1040

Raio da ferramenta = 1.0 mm

Rugosidade = 3.2 Ra

Rendimento da máquina = máq. Usada

5-3 - Pretende-se usinar uma peça em um torno a comando numérico, conforme o esquema

abaixo:

Estabeleceu-se o ferramental e definiu-se que a velocidade de corte para a usinagem é de

170m/min e o raio da ferramenta é de 0.8mm. Sabendo-se que a potência do motor principal é de

20Kw e que o torno utilizado é novo.

►Calcular a máxima profundidade de corte permitida para o torneamento e a máxima rotação do

eixo-árvore na usinagem.


Fig. 5-5 - Tampão

6. CLASSIFICAÇÃO DAS FUNÇÕES DE PROGRAMAÇÃO

Em um sistema convencional o profissional do planejamento e controle de produção cria

uma folha de operação onde é montado um roteiro que o operador deve seguir (delineamento da

peça). O quadro a seguir apresenta um trecho do delineamento de uma peça:

FOLHA DE PROCESSO

FERRAMENTA DESCRIÇÃO DO PROCESSO FASE

Fixação da peça na morsa conforme Folha de Execução 01

Fresa de

Topo 20mm

Usinagem de limpeza da face superior do material 02

Desbaste de contorno externo com profundidade de 51 mm, na

parte frontal com rampas de 45° e raio de 20 mm. Nas faces laterais

e traseira da peça apenas limpar e deixar com as medidas finais.

03

Quadro 5.4 – Trecho do delineamento de uma peça

Para que possamos colocar uma máquina a CNC em funcionamento é necessário que se

estabeleça um diálogo com o equipamento. Todo comando acoplado em uma máquina a CNC

necessita de um meio de comunicação entre o programador e a máquina. Essa comunicação é

feita por meio de códigos ou símbolos padronizados e recebe o nome de linguagem de

programação.

A aplicação das funções em ambiente industrial encontrou grandes restrições decorrentes

do grande número de fabricantes de CNC com suas linguagens de programação, o que faz surgir

a norma ISO 6983 (Santos, et al., 2003).

Em 1982, a ISO (Organização Internacional para Normalização) estabeleceu os

princípios básicos da programação CNC (norma ISO 6983). A norma indica o formato básico

do programa, de modo que um conjunto de comandos, compostos de palavras-chave, possa

dar instruções para o sistema de controle. As instruções podem referir-se a uma

movimentação específica dos eixos da máquina, a uma indicação de sentido de giro do eixo-

árvore ou mesmo a um pedido de troca de ferramenta (TC200, aula 15, p.4).

São os seguintes os elementos que compõem a linguagem de programação:

• Caractere: é um número, letra ou símbolo utilizado para uma informação ( 1, G, % )

• Endereço: é representado por uma letra que identifica um tipo de instrução ( G, X, Y, Z );

• Palavra: é constituída de um endereço, seguido de um valor numérico. (G01, X50, F0.2 );

• Bloco: É um conjunto de palavras que identificam uma operação. ( N10 G00 X120 Z240 );

Sendo as funções a base de toda a programação de máquinas a CNC, é indispensável o

conhecimento das mesmas, para que se tenha condição de programar, e que o programa utilize

todos os recursos que a unidade possua para a execução de uma peça. Essas funções de

programação podem ser divididas em quatro classes:

Função seqüencial

Tem a finalidade de numerar os blocos do programa, para facilitar o acompanhamento do

mesmo. A função seqüencial é representada pela letra N seguidos de algarismos que representam

sua posição no programa.

Exemplo: N40 (significa bloco número 40)

Funções preparatórias

São as funções que definem para o comando da máquina O QUE FAZER, preparando-o para

uma determinada operação (deslocamento linear, deslocamento circular, etc.). As funções

preparatórias são representadas pela letra G seguidas de dois algarismos, os zeros à esquerda

podem ser omitidos (vai de G00 até G99).

Exemplo:

N40 G00 ...... (significa que no bloco 40 será executado um movimento rápido nos eixos).

Funções de posicionamento

São as funções que definem para o comando ONDE FAZER, ou seja, as coordenadas do

ponto que se deseja alcançar e são programadas com a indicação do sinal algébrico, de acordo

com a sua posição em relação ao sistema de referência. As funções de posicionamento são

representadas pelas letras X, Y e Z.

Para tornos a CNC - X (eixo transversal - diâmetros) e Z (eixo longitudinal - comprimentos ).

Para centros de usinagem – X (longitudinal), Y (transversal) e Z (vertical).

Exemplo:

N40 G00 X25 Z100 (o bloco 40 executará um movimento linear em rápido para um diâmetro de

25mm e um comprimento de 100mm).

Funções complementares

São funções que definem para o comando COMO FAZER determinada operação,

complementando as informações dos blocos na programação. As funções complementares são

representadas pelas letras F, S, T e M.

Exemplo:

N40 G01 X25 Z100 F.3 (o bloco 40 irá executará um movimento linear em lento para um

diâmetro de 25mm e um comprimento de 100mm a partir do zero peça, com um avanço de

deslocamento de 0,3mm/rot).

As funções podem também ser classificadas como MODAIS ou NÃO MODAIS.

MODAIS: São as funções que uma vez programadas permanecem na memória do comando,

valendo para todos os blocos posteriores, a menos que modificados por outra função modal.

NÃO MODAIS: São as funções que todas as vezes que requeridas, devem ser programadas, ou

seja, são válidas somente no bloco que as contém.

7. DETALHAMENTO DAS FUNÇÕES

Considerações:

As funções de programação que serão detalhadas a seguir não estão em ordem numérica

por uma questão meramente didática. Elas serão apresentadas em ordem de uso dentro

de um programa.

Nesta apostila serão detalhadas apenas as funções mais usadas. Para conhecer todas as

funções da unidade de comando MACH 9 da ROMI, você deverá recorrer ao manual do

fabricante.

No comando MACH9, todas as funções que representam medida necessitam de um ponto

no final (X30. e não X30, etc.)

Fixação do Zero PeçaFixação do Zero Peça (Origem do programa).

Uma máquina dirigida por controle numérico, é preciso ter definidos os seguintes pontos

de origem e de referência:

Ponto de referência. É um ponto da máquina, geralmente no final de curso dos eixos,

fixado pelo fabricante sobre o qual o sistema fixa seu ponto de partida. Através de uma

rotina estabelecida, o controle posiciona os eixos sobre este ponto pressionando uma

chave de final de curso. Enviar a máquina para o ponto de referência, é o primeiro

procedimento operacional ao ligar o equipamento (ponto R no desenho abaixo).

Zero máquina ou ponto de origem da máquina. É também um ponto fixado pelo construtor

como a origem do sistema de coordenadas da máquina (ponto M no desenho abaixo).

Zero peça ou ponto de origem da peça. É o ponto de origem que se fixa para a

programação das medidas da peça, pode ser escolhido livremente pelo programador e a

sua referência com o zero máquina se fixa mediante o deslocamento de origem, através de

função própria (ponto W no desenho a seguir).

Fig. 7-1- Referência da Máquina

Antes de iniciar a programação para uma máquina a CNC é necessário primeiramente fixar

a localização do sistema de coordenadas a ser utilizado, que pode ser definida de várias

maneiras. Chamamos de zero peça ao ponto pertencente ao campo de trabalho da máquina, no

qual o controle assumirá como ponto de origem, ou seja, referência inicial para definição de

coordenadas.

Todo movimento da ponta da ferramenta é descrito neste plano XZ, em relação a uma

origem pré-estabelecida (X0,Z0). Lembrar que X é sempre a medida do diâmetro.

Durante a programação, normalmente a origem (X=0, Z=0) é pré-estabelecida no

fundo da peça (encosto das castanhas) ou na face da peça, conforme ilustração abaixo:

Sistema de Coordenadas

Toda geometria da peça é transmitida ao comando com auxílio de um sistema de

coordenadas cartesianas.

O sistema de coordenadas é definido no plano formado pelo cruzamento de uma linha

paralela ao movimento longitudinal (Z), com uma linha paralela ao movimento transversal (X).

Função – G90 – Sistema de Coordenadas Absolutas –

Neste sistema, a origem é fixada em um ponto e todas as coordenadas do programa são

escritas tomando como referência este ponto, ou seja, ela é fixa.

Fig. 7-2- Zero Peça

Fig. 7-3- Ponto Zero do Sistema

Exemplo do uso de programação em coordenadas absolutas

Função – G91 – Sistema de Coordenadas Incrementais –

Após qualquer deslocamento haverá uma nova origem, ou seja, para qualquer ponto

atingido pela ferramenta, a origem das coordenadas passará a ser o ponto alcançado. Todas as

medidas são feitas através da distância a ser deslocada.

Se a ferramenta desloca-se de um ponto A até B (dois pontos quaisquer), as coordenadas a

serem programadas serão as distâncias entre os dois pontos, medidas (projetadas) em X e Z.

Note-se que o ponto A é a origem do deslocamento para o ponto B e B será origem para um

deslocamento até um ponto C, e assim sucessivamente.

Exemplo do uso de programação em coordenadas incrementais (valores em diâmetro)

Fig. 7-4- Função G90

Fig. 7-5 Função G91

7-1) – De acordo com o desenho apresentado abaixo, complete os quadros com os valores de

coordenadas absolutas e incrementais (diâmetro).

Caractere para fazer comentários no programa ( ; )

O caractere ponto e vírgula permitem a introdução de um comentário que pode aparecer em

qualquer parte do programa. Após este caractere, tudo que for escrito é considerado comentário e

é ignorado como função pelo controle.

Exemplos de aplicações:

Ao introduzir um programa novo na unidade de comando, este é memorizado pela letra P

em seqüência numérica sem nenhum identificador: P01, P02, P03, etc.. Inserindo um

comentário no início de cada programa, ao listar os programas memorizados, ao lado do

número do programa, aparece o comentário, permitindo saber de que trata aquele arquivo.

Se no programa 10 for colocado um comentário do tipo ; Eixo perfilado, ao listar o

conteúdo dos diretórios, irá aparecer: P01 Eixo perfilado.

Exercício para fixar o aprendizado

Fig. 7-6 Exerc. G90/G91

Às vezes este caractere é usado também para registrar algumas informações sobre as

ferramentas usadas. N10 T101; Ferram. de desbastar.

Função N – Numeração Seqüencial de Blocos

Cada bloco de informação é identificado pela função "N", seguida de até 4 dígitos. As

funções "N" são, geralmente, ignoradas pelo comando. Ao usar esta função é aconselhável ser

incrementada com valor de 5 em 5 ou de 10 em 10, para deixar espaço para possíveis

modificações no programa.

Função G99 – Cancelamento de Referência Temporária

A função G99 remove o efeito de todos os G92 anteriores. G99 define a origem do sistema

de coordenada absoluta na posição do Zero Peça referenciada pelo operador antes do início da

execução do programa. Esta função é geralmente usada no primeiro bloco do programa.

Função G92 – Deslocamento de Origem – (Referência temporária)

Com a função G92 pode-se, no meio de um programa, deslocar a origem para uma posição

diferente do Zero Peça previamente referenciado pelo operador. Vejamos como ficaria a aplicação

desta função se desejarmos deslocar a origem em X30mm e Z50mm.

Modo 1 Neste modo, em relação à posição atual, o Zero Peça

N50.... está localizado em um ponto a 30mm no sentido em X

N60 G92 X30 Z50 e 50mm no sentido negativo em Z.

Modo 2

N50....

N60 G99 - Cancela-se primeiro a função G92;

N70 G00 X30 Z50 - Desloca-se em rápido para o ponto onde se deseja fixar a nova origem;

N80 G92 X0 Z0 - Define-se a o novo Zero Peça na posição;

Função T - Seleção de Ferramentas e Corretores.

A Função T é usada para selecionar as ferramentas na torre informando para o comando o

os seus parâmetros. Estes valores serão registrados durante os procedimentos operacionais.

É composta de 4 dígitos, onde os dois primeiros definem qual ferramenta iremos trabalhar e

os dois últimos o corretor que será utilizado para a correção das medidas e desgaste do inserto.

Exemplo: T 1 3 1 3

Dimensões Corretores

Função G54/G55 - Estabelecimento do Zero-Peça

A função G54, assim como a função G55 é a função que estabelece o ponto de origem do

sistema de coordenadas absolutas. Esta função quando usada, deve ser programada para todas

as ferramentas do programa. Os valores numéricos destas funções referem-se a distância do

ponto "Z" onde a ROMI fixou o zero até o local estabelecido pelo programador como zero-peça e

são registradas pela unidade na página “Dimensões das ferramentas”. Esta função é modal, ela é

cancelada pela função G99.

Função G00 – Movimento Rápido nos Eixos

A função G00 move os eixos para a cota programada com a maior velocidade de avanço

disponível (avanço rápido), que varia de acordo com cada modelo de máquina. A função G0 é

Modal e cancela as funções G1, G2, G3 e G9.

No torno CENTUR 30D temos avanço rápido em X = 7.5m/min e em Z = 10m/min.

Geralmente nos tornos CNC utiliza-se o avanço em mm/rotação, mas este também pode ser

utilizado em mm/min. O avanço é um dado importante de corte e é calculado levando-se em conta

uma série de parâmetros, porém de maneira prática consideramos apenas o valor da rugosidade

e o raio da pastilha e é obtido através da Tabela I (página 16). A função G1 é Modal e cancela as

funções G0, G2 G3 e G9.

Função G01 – Interpolação Linear com avanço programado

Com esta função obtém-se movimentos retilíneos entre dois pontos programados com

qualquer ângulo, calculado através de coordenadas e com um avanço (F) predeterminado pelo

programador.

Exemplo de aplicação de G00 e G01

N60 ....

N70 G0 X0. Z85.

N80 G1 Z80. F.3

N90 X34. F.2

N100 X50. Z72.

N110 X55.

N120 G0 X200. Z200.

Função M00 – Parada programada do Programa

Fig. 7-7- Funções G54/G55

Fig. 7-8- Funções G01

Esta função causa parada do programa, eixo-árvore, refrigerante de corte. Para a máquina

voltar a operar é só apertar " Cycle Start". Quando a máquina não possui troca automática da

ferramenta, esta função é programada no bloco seguinte que desloca a torre para a posição de

troca manual. Ela pode ser usada em uma usinagem interna em que existe dificuldade de retirada

do cavaco.

Função M01 – Parada Opcional do Programa

Esta função causa interrupção na leitura do programa. Quando for programada, ela só será

ativada se o operador selecionar "Parada Opcional", na página "Referência de Trabalho".

Funções M02 e M30 – Final de Programa

M02 – Usada no final de um sub programa;

M30 – Usada no final de um programa principal.

Funções M03, M04 e M05 – Comandos do Eixo-árvore

M03 - Esta função gira o eixo-árvore no sentido anti-horário, olhando a placa frontalmente;

M04 - Esta função gira o eixo-árvore no sentido horário, olhando a placa frontalmente;

M05 - Esta função quando solicitada imediata do eixo-árvore.

Funções M08 e M09 – Liga (M08) e Desliga (M09) Refrigerante de Corte

Funções M11 e M12 – Gamas de velocidades

M11 – Gama para desbaste de 18 a 475 RPM;

M12 – Gama para acabamento de 118 a 3000 RPM.

Função G96– Velocidade de Corte Constante

Esta função mantém a velocidade de corte constante durante a usinagem, ou seja,

variando a RPM em função do diâmetro da peça. A função G96 é modal e cancela a G97. O bloco

que contém a função G96 deve ser programado sem nenhuma outra função. No bloco seguinte

deve conter a velocidade de corte expressa com a função “S”.

A função G96 não é usada em operações como furar, alargar, roscar.

Exemplo de programação:

N40 G96 (velocidade de corte constante)

N50 S180. (VC de 180 m/min)

OBS: Se para cada diâmetro onde se posiciona a ferramenta tem-se uma RPM diferente, é de se

esperar que ao facear uma peça o mandril poderia atingir uma rotação altíssima, para que isto não

ocorra, pode-se limitar a RPM com o uso da função G92 e a função S.


N60 G92 S2500 M3 ( RPM máxima 2500 rot/min).

Função G97– RPM constante

É programado RPM constante e o seu valor e expresso pela função S. Esta função é

modal e cancela a G96.


N40 G97

N50 S1800 M3

Funções G02 e G3 – Interpolação Circular

Tanto G2 como G3 executam operações de usinagem de arcos predefinidos através de uma

movimentação apropriada e simultânea dos eixos. Programa-se o sentido de interpolação circular

horária através dos códigos G02 e anti-horária, através do código G03. Usar sempre a parte

superior do desenho para identificar o sentido da interpolação.

Na programação de um arco deve-se observar as seguintes regras:

O ponto de partida do arco é a posição de início da ferramenta.

Juntamente com o sentido do arco programa-se as coordenadas do ponto final do arco em

X e Z.

Juntamente com o sentido do arco e as coordenadas finais, programa-se as funções I e K

(coordenadas para o centro do arco), ou então, a função R (valor do raio).

As funções G02 e G03 não são Modais. Ao final do arco deve-se programar G00 ou G01.

Formato G2/G3 X... Z... I... K... ou

G2/G3 X... Z... R...

X e Z - Coordenadas absolutas do ponto final do arco.

I - é paralelo ao eixo X (Incremental) e deve ser programado em diâmetro.

K - é paralelo ao eixo Z (Incremental).


As funções I e K são programadas tomando-se como referência a distância do início do

arco até o centro do arco projetadas em X e Z.

R- Raio.

Exemplo do uso da função G03

N40 G0 X40. Z2.

N45 G1 Z-22. F0.2

N50 G3 X72. Z-40. R18.

N55 G1 Z-73.

Função G04 – Tempo de Permanência

Entre um deslocamento e outro da ferramenta, pode-se programar um determinado tempo

de permanência da mesma. A função G4 executa uma permanência, cuja duração é definida por

um valor "D" associado, que define o tempo em segundos. Durante o tempo de parada, o

comando mostra ao operador na página de status, o tempo decrescente.

Esta função é geralmente usada no fundo de um canal de grande diâmetro para garantir a

cilindricidade do diâmetro menor do canal.

Formato : N 40 G4 D... (Tempo de espera em segundos ( 0.001S - 99999.99S).

Funções G70 e G71 – Sistemas de Programação das Coordenadas

G70 - Introdução de medidas em polegadas. 05 dígitos no máximo após o ponto decimal.

G71 - Introdução de medidas em milímetros. 03 dígitos no máximo após o ponto decimal.

Funções G41 e G42

– Compensação do Raio da Ferramenta Quando uma programação é feita sem considerar o raio

da ferramenta, estaremos usando a ponta teórica (figura à esquerda). Nas geometrias paralelas

ou perpendiculares aos eixos, não teremos nenhum tipo de inconveniente que possa ocasionar

uma não conformidade. Porém em perfis inclinados ou circulares, a geometria da peça usinada

não será igual àquela programada (figura à direita).


Fig. 7-12- Ponta teóricaFig. 7-13- Correção do raio

O CNC assume como ponta teórica (P) a resultante das faces utilizadas na calibração da

ferramenta (figura 7-14 à esquerda).

Sem compensação de raio a ponta teórica (P) percorre a trajetória programada (figura 7-14

central) deixando sobras de usinagem.

Com compensação de raio se leva em consideração o raio da ponta e o fator de forma ou tipo de

ferramenta e se obtém as dimensões corretas da peça programada (figura 7-14 à direita).

A função G41 seleciona o valor da compensação do raio da ponta da ferramenta,

estando a mesma à esquerda da peça a ser usinada, vista na direção do curso de

corte.

A função G42 é similar a função G41, exceto que a direção de compensação é a

direita, vista em relação ao sentido do curso de corte.

Tanto a função G41 como G42 são MODAIS e portanto cancela e é cancelada pela

G40.

Algumas

considerações sobre o uso de G41 e G42

A função de compensação deve ser programada em um bloco exclusivo, seguido por um

bloco de aproximação com avanço de trabalho (G1).

Neste bloco de aproximação, a compensação do raio da ferramenta é interpolada dentro

deste movimento, onde recomenda-se que o movimento seja feito sem corte de material e

afastado no mínimo 2 vezes o raio da ferramenta.

Durante a execução de G00, as funções G41 e G42 não tem efeito, portanto o

posicionamento da ferramenta não deve ser feito muito próximo da peça

O lado de corte “T” e o raio “R” da ponta da ferramenta devem ser informados na página

de geometria da ferramenta “offset” da máquina.

Nº da Comprimento Comprimento Valor do raio Direção da

Fig. 7-13- Correção do raio

Fig. 7-14- Correção Externa e Interna

Geometria em X(Diâm.) em Z da ferramenta Compensação

T01 3.5 4 .031 1

T02 1.75 3.5 .015 2

Exemplo de programação com compensação vetorial

N080 G0 X0. Z55.

N090 G42.

N100 G1 Z50. F.1

N110 G1 X16.

N120 X20. Z48.

N130 Z30.

N140 X40 Z18.

N150 X43.

N160 G40.

N160 G1 X45. F.5

N170 G0 X250. Z250.

N180 M30

Função – G40 – Cancela Compensação do Raio da Ferramenta –

A Função G40 deve ser programada sozinha no bloco e serve para cancelar as funções

previamente solicitadas como G41 e G42. Esta função, quando solicitada pode utilizar o bloco

posterior para descompensar o raio do inserto programado no C.N.C. A função G40 é Modal e

cancela a função G41 e G42.

Exemplo:

N80 G0

N85 G40

N90 G0 X.... Z.... (Este bloco será utilizado para descompensar).

8. CICLOS FIXOS e SUB-ROTINAS

Nas operações clássicas que se repetem muitas vezes em um programa, usamos ciclos de

usinagem que são sub-rotinas com alguns passos permanentemente memorizadas. Os ciclos

Fig. 7-15- Direção da compensação

fixos são funções especiais desenvolvidas para facilitar a programação e principalmente diminuir o

tamanho dos programas, executando em uma única sentença, operações de desbaste, furações

com quebra de cavacos e roscamento. Eles não são padronizados, ou seja, cada fabricante

desenvolve o seu próprio ciclo fixo. Os ciclos fixos são instruções do tipo modal.

Função G74 – Ciclo de Furação e Desbaste

A função G74 pode ser usada na furação com descarga de cavacos e no ciclo de

torneamento paralelo ao eixo Z (comprimentos iguais) com sucessivos passes até o diâmetro

desejado. A Função G74 não é Modal.

Exemplo de programação (figura ao lado)

N30 G97

N35 S700 M3

N 40 G00 X0. Z3. M08

N 45 G74 Z-49. W12. F.1

Obs.:

No caso da função G74 usada como ciclo de furação, a cada penetração em W, haverá um

recuo automático ao posicionamento inicial do ciclo (3mm afastado da face) e em seguida uma

nova aproximação no eixo "Z" até 2mm antes da última penetração.

TORNEAMENTO

G74 - USADO COMO CICLO DE FURAÇÃO

Formato N... G74 Z... W... F...

Z Posição final em absoluto;

W Comprimento para quebra cavacos (em

incremental);

F Avanço em mm/rot.

G74 - USADO COMO CICLO DE TORNEAMENTO

Formato N... G74 X... Z... I... U1 F...

X Posição final em absoluto;

Z Comprimento final em absoluto;

I Incremento por passada em diâmetro;

U1 Recuo angular dos eixos


Obs A ferramenta deve ser posicionada no diâmetro da primeira passada.

Fig. 7-16- Ciclo de Furação

Função G75 – Ciclo de Faceamento e Abertura de Canais

A função G75 pode ser usada como ciclo faceamento (auxiliando também no ciclo de

desbaste) e como ciclo para abertura de canais eqüidistantes. A Função G75 não é Modal.

FACEAMENTOG75 - USADO COMO CICLO DE FACEAMENTO

Formato N... G75 X... Z... KI... U1 F...

X diâmetro final em absoluto;

Z Posição final em absoluto;

K Incremento por passada em Z;

U1 Recuo angular dos eixos


Obs A ferramenta deve ser posicionada no

comprimento da primeira passada

Exemplo em torneamento interno

Exemplo em torneamento externo

Fig. 7-17- Ciclo Externo

Fig. 7-18- Ciclo Interno

N10 G00. X16. Z2. M08 (Aproximação)

N15 G00 Z-2. (Posicionamento primeira passada)

N20 G75 X50. Z-12. K2. U1 F.25

N25 G00 Z10.

ABERTURA DE CANAISG75 - USADO PARA ABERTURA DE CANAIS

Formato N... G75 X... Z... W... K... D... F...

X diâmetro final do canal em absoluto;

Z Posição final do canal em absoluto;

W Distância p/ quebra de cavacos em incremental;

K Distância entre canais;

D Tempo de permanência no fundo em segundos;


Obs O último canal será executado na posição Z

programada, independente de ser eqüidistante.

Exemplo em torneamento interno

Exemplo em torneamento externo

Função G83 – Ciclo de Furação para Furos Longos

A função G83 é usada para furos longos, isto é, furos que tenham um comprimento três

vezes maior que o seu diâmetro. Este ciclo é semelhante a G74 com a diferença que a retração

seguinte é menor que a anterior. Esta função deve ser cancelada após sua execução pela função

G80.

G83 - USADO COMO CICLO DE FURAÇÃO LONGA

Formato N... G83 Z... I... J... K... U... W... R... D... P1 F...

Z Coordenada final do comprimento do furo;

I Valor do primeiro incremento na profundidade, com retorno;

J Valor a ser subtraído no último incremento;

K Valor mínimo de incremento (quando I – J for menor que K, o incremento será

sempre I

U Máxima profundidade sem quebra de cavaco (pode se usado 3xd);

W Valor de aproximação antes do último incremento antes de iniciar o próximo;

R Coordenada Z do início da furação;

D Tempo de parada da broca após cada incremento;

P1 Condiciona a broca à retornar no ponto de inicio da furação;

F Avanço de furação em mm/rot.;

Obs.:

Fig. 7-19- Ciclo de Furação

PROGRAMAÇÂO (de acordo com a Figura 5-19)

N100 T303

N110 M12

N120 G97

N130 S700 M3

N140 G00 X0. Z10. M08

N150 G83 Z-70. I20. J5. K10. U75. W3. R5. P1 F.12

N160 G00 Z10.

N170 G80

Função G66

– Ciclo Automático de Desbaste Longitudinal diferente do ciclo G74, pois este ciclo permite a

usinagem de desbaste completo de uma peça contendo em sua geometria superfícies cilíndricas,

cônicas e interpolações circulares, utilizando-se apenas de um único bloco de programação

contendo várias variáveis. A função G66 não permite inversões de cotas nos eixos "X" e "Z", em

um ciclo de desbaste ou contorno. Quando a unidade de comando lê o bloco que contém a função

G66, ele cria um programa de desbaste da peça.

G66 - CICLO AUTOMÁTICO DE DESBASTE LONGITUDINAL

Formato N... G66 X... Z... I... K... W... P... F... U1

X Diâmetro de refer. p/ início de torneamento. (Diam. ext. + 4mm ou Diam. int. - 4mm);

Z Comprimento de referência para início de torneamento (2mm em relação à face);

I Sobre metal para acabamento no eixo X (em diâmetro);

K Sobre metal para acabamento no eixo Z;

W Incremento por passada no diâmetro (prof. de corte);

P Subprograma que contem o perfil (percurso) de acabamento da peça;

F Avanço programado para desbaste;

U1 Passada de pré-acabamento paralelo ao perfil final ao término do desbaste.

Algumas considerações sobre o ciclo:

A função G66 requer um subprograma com as dimensões do perfil da peça acabada;

No subprograma, observar que o último ponto e "X" deve ser igual ao diâmetro da peça bruta;

Após executar o ciclo de desbaste, a ferramenta retornará automaticamente ao ponto inicial

programado no bloco G66;

Antes da chamada de G66 pode-se através de G00 posicionar a ferramenta no ponto de início

do desbaste.

As funções G41 e G42 devem estar desativadas para chamada de G66.

O subprograma, além de ser usado para o desbaste através da função G66, pode ser

também usado para fazer o acabamento da peça. Nesta fase do programa principal deve ser

ativada a função de compensação do raio da pastilha (G41 ou G42).

sub programa: P20

; Sub do Prog. P30

N5 G1 X20. Z64. F.2

N10 X26. Z61.

N15 Z48.

N20 G02 X34. Z44. R4.

N25 G01 X48.

N30 Z34.

N35 X78. Z19.

N40 M2

Programa Principal: P30

N... G66 X82. Z66. I.5 K.3 W5. U1 P20 F.2

Nota:

Querendo-se utilizar o sub programa P20 para acabamento da peça com a mesma ferramenta

teremos:

N... G66 X82. Z66. I.5 K.3 W5. U1 P20 F.2

N... G00 X18.

N... G42

N... P20

N... G40

N... X82.

Função G37 – Ciclo Automático de Roscamento -

Com esta função poderemos abrir roscas em diâmetros externos e internos, roscas

paralelas e cônicas, simples ou de múltiplas entradas com apenas um bloco de informação, sendo

que o comando fará o cálculo de quantas passadas serão necessário mantendo sempre o mesma

área de cavaco retirado no primeiro passe.

Notas:

É importante destacar que para a abertura de rosca, deverá ser programada uma rpm fixa

com a função G97.

A ferramenta deverá ser posicionada no eixo "Z" afastada de 3 x passo da rosca, para

possibilitar o sincronismo;

Durante a execução de qualquer função de roscamento, a rpm do eixo árvore no torno

CENTUR 30D não deve ser superior a 3000/passo;

No caso de rosca cônica interna, o valor de I será negativo;

D = Alt. filete dividida pela raiz quadrada do número de passadas;

O número de passadas deverá ser consultado na tabela no final da apostila;

Para roscas métricas (Alt. filete = 0,65 x passo x 2) porque é programado em diâmetro;

Para rosca externa, E = diâm. de posicionamento – diâm. externo;

Para rosca interna, E = diâm. da crista da rosca – diâm. de posicionamento;

W0 p/ zero grau; W1 p/ 30 graus; W2 p/ 45 graus; W3 p/ 60 graus.

G37 – CICLO AUTOMÁTICO DE ROSCAMENTO

Formato G37 X... Z... (I)... K... D... E... (A)... (B)... (W)... (U)... (L)...

X Prof. final de roscamento em diâmetro (absoluto).

Z Posição final do comprimento da rosca (absoluto)

I Conicidade incremental em X para rosca cônica, em diâmetro (absoluto).

K Passo da rosca (incremental)

D Prof. da primeira passada

E Distância de aproximação para início de roscamento (incremental).

A Abertura angular entre as entradas da rosca de múltiplas entradas (graus).

B Ângulo de alimentação para roscamento (graus).

W Parâmetro para ângulo de saída da rosca (pull-out).

U Prof. Do último passe de rosca em diâmetro (incremental).

L Número de repetições do último passe de rosca

Obs: I, A, B, W, U e L podem ser programados ou não (dependendo da rosca)

As figuras abaixo, mostram todas as variáveis usadas no ciclo de roscamento G37

A variável E define o recuo da ferramenta após cada passada, mantendo o valor

programado até o final do ciclo em modo incremental, então, a cada penetração a ferramenta

recuará o valor programado em E. Uma dica importante é que este valor não pode ser menor do

que a altura do filete H e sim maior, para que as últimas passadas não danifiquem a rosca

durante o recuo em Z.

Fig. 7-21- Penetração Perpendicular

Fig. 7-22- Penetração Oblíqua

Fig. 7-23- Saída em cone

Fig. 7-24- Rosca Cônica

Exemplo de programação usando G37 em rosca cilíndrica externa

Cálculos:

H = 0,65 x passo x 2 = 3.25mm;

Diâmetro final = 30 – H = 16.75mm;

Número de passadas = 11 (pág. 54);

D = H/ √ 11 = 0.98mm;

E = Diâm. Posic. – Diâm. extE = 25 – 20 = 5mm.

PROGRAMAÇÂO

N40 T202

N45 M12

N50 G97

N55 S850 M03

N60 G00 X25. Z90.5.

N65 G37 X16.75 Z51.5 K2.5 E5. D.980

Exemplo de programação com G37 em rosca cilíndrica interna

Cálculos:

H = 0,65 x passo x 2 = 2.6mm;

Diâmetro final = 30mm;

Diâmetro menor = 30 – 2.6 = 27.4mm (crista);

Número de passadas = 11;

D = H/ √ 11 = 0.784mm;

E =. – Diâm. da crista Diâm. Posic

E = 27.4 – 22.4 = 5mm.

PROGRAMAÇÂO

N40 T202

N45 M12

N50 G97

N55 S850 M03

N60 G00 X22.4 Z66.

N65 G37 X30. Z21.5 K2. E5. D.784

Exemplo de programação com G37 em rosca cônica externa

Cálculos:

Rosca NPT 11.5 fios/pol;

Passo em mm = 25.4 / 11.5 ;

K = 2.209mm

Inclinação de 1grau e 47min = 1.78 graus;

H = 0,866 x passo x 2 = 3.826mm;

Altura do triângulo

X = tan 1.78 x 25 = 0.775mm;

X (diâm.) = 1.55mm;

Diâmetro inicial

D. inicial = 33.4 – 1.55 = 31.85mm;

Diâmetro do fundo

D. fundo = 31.85 – 3.826 = 28.02mm;

Conicidade - I

I = (tan 1.78 x2.209) x 2 = 0.137mm


D = H/ √ 16

= 0.9565mm;

E = Diâm. Posic. – Diâm. inicial

E = 37 – 31.85 = 5.15mm.

PROGRAMAÇÂO

N40 T202

N45 M12

N50 G97

N55 S850 M03

N60 G00 X37. Z75.

N65 G37 X28.02 Z50. K2.209 I.137 E5.15 D.9565

Exemplo de programação com G37 em rosca cônica interna

Cálculos:

Rosca NPT 9 fios/pol;

Passo em mm = 25.4 / 9 ;

K = 2.822mm

Inclinação de 1grau e 47min = 1.78graus;

H = 0,866 x passo x 2 = 4.888mm;

Altura do triângulo

X = tan 1.78 x 56 = 1.740mm;

X (diâm.) = 3.481mm;

Diâmetro inicial

D. inicial = 15 + 3.481 = 18.481mm;

Diâmetro final

D. final = 18.481 + 4.888 = 23.369mm;

Conicidade - I

I = (tan 1.78 x2.209) x 2 = 0.175mm como a rosca é interna, este valor será negativo


D = H/ √ 25

= 0.978mm;

E = Diâm. inicial. – Diâm. Posic

E = 18.481 – 13 = 5.481mm.

PROGRAMAÇÂO

N40 T202

N45 M12

N50 G97

N55 S850 M03

N60 G00 X137. Z76.

N65 G37 X23.369 Z20. K2.822 I-.175 E5.481 D.978

Função G76 – Ciclo Automático de Roscamento -

Este ciclo também possibilita a execução de roscas com apenas um único bloco de

programação e é semelhante ao ciclo G37 com uma pequena diferença: O comando fará o cálculo

de quantas passadas forem necessário, sendo que o último incremento será subdividido em

quatro passadas automaticamente.

G76 – CICLO AUTOMÁTICO DE ROSCAMENTO

Formato G76 X... Z... I... K... (A)... (B)... U... W...

X Profundidade final de roscamento em diâmetro (absoluto).

Z Posição final do comprimento da rosca (absoluto)

(I) Conicidade incremental em X para rosca cônica, em diâmetro (absoluto).

K Passo da rosca (incremental)

(A) Abertura angular entre as entradas da rosca de múltiplas entradas (graus).

(B) Ângulo de alimentação para sistema composto (metade do âng. do incerto)

W Profundidade por passada do diâmetro (incremental).

U Profundidade da rosca no diâmetro (incremental).

Obs: A, B e I podem ser programados ou não.

Nota:

Neste ciclo o comando calcula o número de passadas, dividindo o valor de U

(profundidade da rosca) pelo valor de W(profundidade por passada).

Exemplo de programação com G76 em rosca cilíndrica externa

Cálculos:

H = (0.65 x2 ) x 2 = 2.6mm

Diâmetro final = Diâmetro inicial – altura do filete

Diâmetro final = 25 – 2.6 = 22.4mm

Profundidade por passada (W) = H / (número de passes – 3)

Usando 8 passadas teremos:

W = 0.52mm - da primeira até a quarta passada W será de 0.52mm

- na quinta passada W será de 0.26mm

- na sexta passada W será de 0.13mm

- na sétima passada W será de 0.065mm

- na oitava passada W será de 0.065mm

PROGRAMAÇÂO

N40 T202

N45 M12

N50 G97

N55 S1100 M03

N60 G00 X30. Z56.

N65 G76 X22.4 Z35. K2. U2.6 W.52

9. Programação assistida por computador para Máquinas a CNC

Para a usinagem de uma peça em uma máquina a CNC, o programa pode ser elaborado de

maneira manual (já visto anteriormente) ou automática (programação assistida por computador).

Em um sistema convencional o profissional do planejamento e controle de produção cria uma

folha de operação onde é montado um roteiro que o operador deve seguir (delineamento da

peça). O quadro II.1 apresenta um trecho do delineamento de uma peça:

A programação manual requer que o programador calcule e registre todos os

movimentos a serem efetuados, ou seja, o programa funciona tal como o delineamento feito em

um sistema convencional. Além de lenta, ela é mais passível de erro, visto que para cada

coordenada é preciso efetuar cálculos. Essa dificuldade torna-se mais evidente quando o grau de

complexidade da geometria da peça aumenta. Observe a figura 8.1:

Figura 8.1 – Eixo Perfilado

Antes de iniciar a programação desta peça, o programador precisará calcular o valor de

cada cota que está faltando e para isso precisará utilizar uma vasta gama de conhecimentos de

geometria e trigonometria adquiridos em sua fase de ensino fundamental. A cada valor calculado

tem-se a possibilidade de um erro. Além de todo este trabalho, na operação de usinagem do cone

de 300, ao deslocar o eixo longitudinal, a ferramenta deve se posicionar em coordenadas

diferentes a cada deslocamento, gerando novos cálculos.

Na programação manual, o operador precisa se lembrar do formato de cada função (como

ele deve ser escrita) a ser programada ou deve fazer consultas freqüentes ao manual. Isto se

intensifica no caso de se usar um ciclo fixo (recursos existente em unidades de comando mais

modernas que permite que com apenas uma linha de programa fazer vários movimentos) onde a

quantidade de parâmetros a serem inscritos é ainda maior (RELVAS, 2002). A desatenção na

programação pode ter como conseqüência uma colisão da ferramenta contra a peça, afetando a

estrutura da máquina, comprometendo assim sua precisão e repetibilidade. Como a tendência no

tamanho dos lotes a serem confeccionados em uma máquina a CNC é diminuir, esta rotina torna-

se cada vez mais freqüente.

Ao final deste capítulo, é apresentada uma tabela com as principais funções preparatórias

(funções G) e funções miscelâneas (funções M) padronizadas pelo código ISO. Funções que

fazem parte do código ISO têm o mesmo significado em qualquer parte do mundo. Esta

padronização é de grande utilidade no momento que um programador ou operador muda de

empresa, pois é necessário fazer apenas uma pequena adaptação no uso da unidade de

comando de um fabricante para outro.

9.1 – Programação Automática para torno a CNC

Programação automática, às vezes também conhecida por programação assistida por

computador, é aquela executada com o auxílio do computador, e tem como objetivo ajudar o

programador a superar as dificuldades que ocorrem normalmente na programação manual

(JANSEN; FERREIRA e AHRENS, 1998).

Uma linguagem de Programação Assistida por Computador (PAC) é dividida basicamente em três

módulos: o processador, o pós-processador e módulo de transmissão (COSTA, L. S. S. e

CAULIRAUX, H. M. (Org.), 1995).

Processador - Neste módulo, o programador ao examinar o desenho, define, através de pontos,

linhas e círculos o perfil da peça bruta e acabada. Esta é a fase geométrica. Em seguida são

definidos os parâmetros tecnológicos: ponto de troca da ferramenta, características da ferramenta,

sobre metal e usinagem (desbaste, acabamento, abertura de canais, abertura de rosca, etc). O

processador interpreta as instruções inscritas pelo programador, controla a sintaxe (erros de

formato) e executa todos os cálculos geométricos e tecnológicos necessários, gerando um

arquivo, que constitui a entrada para a fase sucessiva. Nesta fase o programa pode ser

considerado universal, pois é independente do tipo de máquina-ferramenta e do tipo de unidade

de comando (ZERBONE, 1995).

Para que se tenha a compreensão de como é elaborado um programa, é apresentado a seguir

uma programação automática com o uso do software UNICAM (usado no laboratório de

automação da manufatura do CEFET-RJ).

Exemplo de programação assistida por computador

P2, (85,0) Definição do ponto denominado P2 com coordenada 85mm e abscissa 0;

P1, (0,37.8)

P4, (0,0)

L1, LY, X85 Linha 1 paralela ao à Y c/ distância de 85mm no eixo X;

L2, -LX, Y37.8

L3, P1, P4

PF1, P2, L1, ATE, L3 Denominação do perfil 1;

PFB = PF1 Perfil bruto é igual ao perfil 1

L4, LY, X25

L5, LY, X65

L6, -LX, Y15

L7, -LX, Y25

C1, (44.981, 68.142), R25 Circulo 1 com suas coordenadas e raio;

PF2, P2, L1, CH2, L6, L8, L9, -C2, SI, L7, L4, CH3, (e3, PF1), (e4, PF1)

PFA = PF2

PTR = X 150, Y 150 Ponto de troca da ferramenta

'CO = PDJNR-2020-M15 Comentário sobre a ferramenta 1;

FERR1 = FCAT 3, DESB, FA 1, VC 180, PC 2.5, REFR ', AV 0.25, R 0.8, P1, AP 93, AF 55, M3,

EXT, DIR, DS 2, CA 15 Parâmetros da ferramenta 1;

DESBH Desbaste no sentido horizontal do perfil 1.

Ainda neste módulo, após a programação, existe a possibilidade de verificação de erros de

deslocamento através de uma simulação gráfica (figura II.9) mostrando todo o percurso da

ferramenta. As linhas contínuas mostram os vários passes no desbaste da peça e as linhas

tracejadas mostram os deslocamentos rápidos.

Figura 8.2 - Uso do simulador gráfico

Pós-processador – Este é um módulo específico para adaptar a solução geral fornecida pelo

processador aos diversos tipos de máquinas-ferramenta a CNC. Pode-se então dizer que o pós-

processador depende do tipo de máquina e do comando nos quais será trabalhada determinada

peça. Em resumo, este módulo converte o que foi escrito na linguagem do software usado, para

uma linguagem ISO reconhecida pela unidade de programação. A seguir temos trecho de um

programa feito em linguagem UNICAM e agora transformado para linguagem ISO inteligível pela

máquina a CNC.

%

N5 G99

N10 T0101;...Desbaste

N15 G54

N20 M12

N25 G0 X150. Z150.

N30 M6

N35 G96

N40 S220.

Módulo de Transmissão (DNC) - Este módulo serve para transmitir o programa pós-processado

(linguagem ISO), para a memória do CNC através de uma interface de comunicação, como por

exemplo, uma porta serial RS232. Para pequenas distâncias (até 10m), basta o uso de um cabo

paralelo; para distâncias maiores é necessário o uso de modem para que não se perca dados na

transmissão. Esta comunicação pode ser feita do computador onde foi elaborado o programa para

a máquina a CNC ou vice-versa (figura 9.3). Isto é útil para se memorizar o programa transmitido

com as correções durante a usinagem do lote de peças (HELLENO, A. L. e SCHÜTZER, K.,

2003).

Figura 7.2 – Métodos de geração do programa CNC

Fonte – Usinagem em Altíssima velocidade, pág. 175

Vantagens da programação automática:

a) Visto que todos os deslocamentos que eram feitos pelo programador (funções ISO), agora

ficam sob responsabilidade do módulo processador do software e os prováveis erros podem ser

detectados e eliminados com o uso do simulador gráfico; nesta modalidade de programação

temos uma sensível redução dos erros de programação;

b) Como a programação automática exige apenas à construção do perfil bruto, acabado e

parâmetros tecnológicos (sem o uso das funções de programação) existe uma redução do tempo

de programação;

c) Para treinar um novo programador é necessário gastar um certo tempo, além da necessidade

de um certo período de adaptação. PRESTON et al. (1984), apud COSTA e GLEBER (2006) ao

analisarem a curva de aprendizagem entre processos convencionais e com tecnologias CAD-CAM

observaram vantagens do processo automatizado sobre o convencional ao final dos primeiros seis

meses de utilização. Na programação automática quase tudo é feito por intermédio do software e

se gasta um tempo muito menor de preparação do programador do que na programação manual.

ANEXO I

10.Tempo de Usinagem

Método prático para o cálculo do tempo de usinagem em um torno a CNC, usando a área do

cavaco a ser removida.

Se trabalho em uma empresa que presta serviços de usinagem e em dado momento

necessito fazer um orçamento para um de meus clientes, a primeira dificuldade é a de não

ter a variável tempo de usinagem de uma forma rápida. Alguns software de Programação

Assistida por Computador já dão o valor desta variável quando faço a programação, porém

isto só acontece quando a peça que estou programando já consta de um orçamento

aprovado pelo cliente. O presente artigo trata de um método simples e muito rápido para

cálculo do tempo, com ele você terá a possibilidade de fazer um orçamento 5minutos após

uma conversa telefônica com o cliente. O método proposto se baseia na área de cavaco a

ser removida.

Ezio Zerbone

O método tradicional de se calcular o tempo de corte “Tc” em qualquer tipo de máquina

operatriz, consiste em dividir o comprimento “L” percorrido pela ferramenta pelo avanço de

trabalho “a” usado.

Quando calculamos o tempo para executar uma única passada, isto não gera grandes

dificuldades, porém, no desbaste, temos sempre que executar várias passadas. Logo temos que

calcular vários comprimentos de “ L” ( para cada passada ) para que tenhamos ao final o

comprimento total a ser percorrido pela ferramenta, que é a soma de todos os comprimentos

gerados em cada passada.

Para que possamos fazer uma comparação do método tradicional com o método aqui proposto,

vamos analisar com um mesmo exemplo cada um deles, para que ao final possamos verificar a

grande utilidade deste método inovador.

Analisemos o desenho esquemático a seguir, que será usado no dois métodos a serem

apresentados.

Tc = Lt / atTc = tempo de corte em

minutos

MÉTODO I - ( tradicional)

O primeiro passo será calcular o comprimento percorrido pela ferramenta para desbastar

cada diâmetro (60mm, 40mm e 20mm. Para isso usaremos uma profundidade de corte de 2,5mm.

a) Para desbastar o diâmetro de 60mm necessitaremos dar 8 passadas pois:

(100 - 60 ) / 2 = 20

20 / 2.5 = 8

Se calcularmos o comprimento total gerado pelas 8 passadas teremos:

120 x 8 = 960mm.

b) Usando o mesmo raciocínio e com a mesma profundidade de corte para o diâmetro de 40mm,

serão necessárias 4 passadas gerando assim um comprimento 320mm pois:

80 x 4 = 320mm.

c) Para o diâmetro de 20mm teremos 160mm pois:

40 x 4 = 160mm

Se somarmos todos os comprimentos calculados em “a”, ”b” e ”c”, teremos:

Lt = 960+320+160

Lt = 1440mm

Usaremos em nosso exemplo, um avanço de trabalho (at) = 0.3mm/rot.

Ø100

40 40 40

Ø60

Ø40

Ø20

prof. 2.5mm

Como a fórmula de cálculo do tempo mostrado acima, exige que o avanço de trabalho seja

expresso em mm/min, necessitaremos fazer a transformação necessária: multiplicar o avanço

expresso em mm/rot pela rotação a ser usada (rpm).

Para executar essa transformação necessitaremos de alguns dados adicionais:

Dados adicionais:

Vel. de corte (Vc) = 180m/min

Avanço Rápido (ar) = 5m/min1

Diâmetro médio = 60mm

d) Com a fórmula Vc=(3.14 x D x N) / 1000 chegaremos a um valor de N = 955 rot/min.

e) Para obtermos o avanço em mm/min, basta multiplicar o valor do avanço em mm/rot pela

rotação, então chegaremos a um valor de a = 286,5 mm/min.

f) O tempo percorrido com a ferramenta usinando será:

g) Levando em consideração, que para darmos uma nova passada, é necessário recuar a

ferramenta de um valor igual ao comprimento usinado, podemos considerar que o comprimento

percorrido em rápido (Lr) pela ferramenta é o mesmo daquele percorrido em trabalho (Lt).

h) Como já calculamos o tempo que a ferramenta gasta para desbastar a peça (Tu) e o tempo que

ela gasta em deslocamento rápido (Tr), somos tentados a acreditar que basta somar esses dois

valores. Para completarmos a usinagem de uma peça é necessário dar uma passada de

acabamento e para achar este tempo gasto no acabamento, basta dividirmos o perímetro do perfil

a ser usinado ( Pu ) pelo valor do avanço de trabalho ( at ) ou seja:

Pu = 40 + 10 + 40 + 10 + 40 + 20

Pu = 160mm

at = 286.5mm/min

Com esse dados, podemos então determinar o tempo total gasto para se usinar a peça em

questão que seria :

1 Os valores de avanço rápido variam de máquina para máquina.

.

Tu = Lt / at

Tu= 1440 / 286.5 Tu = tempo de usinagem

Tu = 5.02min

Tr = Lr / ar Lr = Lt Tr – tempo da ferr. em mov.rápido

Tr = 1440 / 5000 ar – avanço rápido

Tr = 0.29min

T acab = 160/286.5

T acab = 0,56min

Área = 3600mm2 prof=2.5m

m

T total = Tu + Tr + Tacab. T total = 5,87mm

Consideração sobre o método I

Não tivemos dificuldade para calcular o comprimento total percorrido, pois o exemplo que

foi usado é relativamente simples, pois em cada diâmetro desbastado os comprimentos usinados

eram iguais . Quando o perfil a ser usinado é complexo, aumenta a dificuldade de se achar os

valores de “Lt”.

Método II – Teorema usando a área do cavaco removido ( Prof. Ezio Zerbone)

Como proposta principal do artigo, iremos mostrar a seguir um método para se calcular o

tempo de usinagem em um torno a CNC que se baseia na área do cavaco a ser removida que

é extremamente rápido e simplificado, o que permite poder oferecer para o cliente o custo da

usinagem de uma peça em um tempo bastante reduzido, sem uso de software.

Este método consiste em:

A) Dividir a parte que será usinada em figuras que sejam fáceis de calcular as respectivas áreas

( triângulo, retângulo, arcos de círculos, etc. ).

No exemplo dado, teremos 3 retângulos:

Um com base de 120mm e altura de 20mm ( S1).



B) Calculando as áreas teremos:

S1 = 120 x 20 donde S1=2400mm2

S2 = 80 x 10 donde S2 = 800mm2

S3 = 40 x 10 donde S3 = 400mm2

C) Considerar que a ferramenta irá dar apenas uma passada para desbastar a peça toda. Isso irá

gerar um retângulo muito longo, cuja base é desconhecida (Lt), porém a altura é igual a

profundidade de corte e a sua área é igual ao somatório das figuras divididas no item “B “.

No nosso exemplo teremos:

St = 3600mmm2

D) Como a área de um retângulo é base x altura, sendo a altura =2.5mm e a área=3600mm2

podemos achar o valor da base que é Lt.

Como Lt = St / p = 1440mm que é o mesmo valor achado pelo método tradicional. Usando os

mesmos parâmetros do método tradicional, podemos concluir que o tempo será o mesmo.

Obs.: As considerações para os cálculos de Tu, Tr e T acab. são as mesmas.

A grande vantagem deste método é:

não precisar calcular cada comprimento “ L “ que a ferramenta percorre;

quanto mais complexa for a geometria do perfil, mais difícil será o cálculo do somatório dos

valores de “ L “ usando o método tradicional e mais conveniente o uso do método aqui

proposto;

caso o perfil não seja composto unicamente de figuras bem definidas como retângulos e

triângulos, poderá ser feito uma aproximação. No exemplo abaixo, ao invés de calcular a área

de um 1/4 de circunferência, considerar apenas a área do retângulo.

Em Resumo :

A grande vantagem deste método é o de calcular o comprimento de Lt de maneira rápida,

pois sabemos que esta variável é a mais difícil de se encontrar usando o método tradicional.

Lt

Estas duas áreas são iguais

portanto um arco compensa o

outro.

A1-1) Usando o teorema das áreas do prof. Ezio Zerbone calcular o tempo de usinagem em um

torno a CNC da figura abaixo ( Tu + Tr + T acab. ) com os seguintes dados:

Não esquecer:

Para transformar

avanço em mm/rot

para mm/min,

multiplica-se o valor

em mm/rot pelo

número de rotações;

Para achar o valor de

rot/min usar a

fórmula:

N=( Vc x 1000 )/ ( 3,14 x d );

Considerar um diâmetro médio para cálculo da RPM de 55mm.

A1-2) Comparar o tempo de usinagem de um eixo de 400mm de comprimento com um diâmetro

de 80mm usando ferramenta de Metal Duro e ferramenta de aço rápido com os seguintes dados:

Dados:

Velocidade de corte para aço rápido = 25m/min

Velocidade de corte para Metal duro = 200m/min

Avanço para ambas as ferramentas = 0.3mm/min

A1-3) Calcular o tempo de usinagem da peça abaixo usando a área do cavaco removido (Ezio

Zerbone) com os seguintes dados:

Material da peça: aço sae 1040;;

Rugosidade de 3.2Ra

Raio da pastilha de 0.8mm;

Velocidade de corte de 130m/min.;

Avanço rápido da máquina de 7m/min..;

Obs: Use um diâmetro médio de 37mm para cálculo da velocidade de corte.


Torneamento de castanhas

O procedimento de tornear castanhas deve ser feito para proporcionar uma série de

vantagens no trabalho como uma boa fixação das peça, maior rapidez nas trocas de peças, maior

precisão dimensional, melhor concentricidade, entre outras. É uma das operações mais delicadas

que o operador desenvolve e deve ser executada com muita cautela por se tratar de uma

usinagem intermitente e por isso causar muita vibração. A seguir é apresentado um roteiro que

pode ser seguido.

1. Prender um calço com um diâmetro que possibilite prender a peça entre o limite máximo e

mínimo do curso da castanha;

2. Através de modo MANUAL encostar a ferramenta na face da castanha;

3. Via MDI executar a função de zeramento do eixo longitudinal. Ex.: G92 Z0

4. Abortar o modo MDI;

5. Através do modo MANUAL, posicionar a ferramenta num diâmetro a ser usinado;

6. Via MDI ligar o eixo-árvore em rotação compatível com o diâmetro posicionado;

7. Através de JOG durante MDI, usinar as castanhas até uma determinada profundidade;

8. Retornar a ferramenta apenas no eixo Z;

9. Medir o diâmetro usinado;

10. Via MDI, executar a função de zeramento do eixo X. Ex.: G92 X (diâmetro encontrado);

11. Elaborar um programa de usinagem através do editor.

Exemplo de programa para torneamento de castanhas

- M12

- S500 M3

- G00 X62.5 Z2.

- G74 X75. Z-14.9 I2. U1 F.2

- G00 X77.5

- G01 Z0. F.15

- X75.5 Z-1.

- Z-15.

- X76.

- X58.

- G00 Z100.

- M02

Laboratório de Automação da

ManufaturaREFERÊNCIA EM “X ”

Proc. Oper.

1-TCN

1 – COLOCAR A PLACA PARA GIRARCOLOCAR A PLACA PARA GIRAR

1.1 – Prender uma peça qualquer na placa;1.2 - Página de modo ( SHIFT + EXIT );1.3 - Pressionar a opção MANUAL;1.4 – Pressionar a opção M.D.I.;1.5 – Pressionar a opção STATUS;1.6 – Posicionar a cursor no campo de entrada de dados (parte inferior do vídeo);1.7 – Digitar: G99# M12# S500# M3#1.8 - Digitar a tecla ENTER ;1.9 – Pressionar o botão CYCLE START 4 vezes;

2 – USINAR O DIÂMETRO PARA REFERÊNCIAUSINAR O DIÂMETRO PARA REFERÊNCIA

2.1 – Pressionar o botão CYCLE STOP (possibilita mover com placa girando);2.2 – Pressionar a tecla EXIT;2.3 – Pressionar a opção JOG;2.4 – Através das opções Manivela X e Manivela Z, usinar o diâmetro da peça presa Obs: ajuste o avanço através das opções X1, X10 e X100 e potenc. de avanço;2.5 – Afaste a ferramenta para fora da peça, deslocando só em Z+ );

3 – MEDIR O DIÂMETROMEDIR O DIÂMETRO

3.1 – Pressionar as teclas SHIFT/CYCLE STOP3.2 – Medir o diâmetro da peça;

4 – DESLOCAR A PONTA DA FERRAMENTE ATÉ A LINHA DE CENTRODESLOCAR A PONTA DA FERRAMENTE ATÉ A LINHA DE CENTRO

4.1 – Pressionar a tecla EXIT;4.2 – Pressionar a opção JOG INCREMENTAL;4.3 – Posicionar o cursor até a palavra incremento;4.4 – Digitar o valor do diâmetro usinado;4.5 – Pressionar a tecla ENTER;4.6 – Pressionar a opção X- (a ferramenta irá se deslocar até o centro);

4 – INTRODUZIR O BALANÇO EM XINTRODUZIR O BALANÇO EM X

5.1 – Pressionar as teclas SHIFT/EXIT;5.2 – Pressionar a opção REFER. TRABALHO;5.3 – Pressionar a opção DIMENSÕES FERR.;5.4 – Posicionar o cursor em COMP X (→);5.5 – Pressionar a tecla ENTER;5.6 – Posicionar o cursor em T (←);5.7 – Digitar o número da ferramenta;5.7 – Pressionar a tecla ENTER; Obs: o balanço da ferramenta será registrado no campo X-RAD.


Manufatura REFERÊNCIA em “Z ”

Proc. Oper.

2-TCN

1 – ENCOSTAR FACE DE REFERÊNCIA NA CASTANHAENCOSTAR FACE DE REFERÊNCIA NA CASTANHA

1.1 – Escolher uma face de referência (por exemplo, face da torre sem ferramenta);1.2 - Página de modo ( SHIFT + EXIT );1.3 - Pressionar a opção MANUAL;1.4 – Pressionar a opção JOG.;

1.5 – Usar as opções MANIVELA X ou MANIVELA Z;Obs: ajuste o avanço através das opções X1, X10 e X100 e potenciômetro de avanço;

1.6 – Posicionar a face da torre na face da castanha (use um calço de papel);

2 – TORNAR A POSIÇÃO ATUAL Z=0TORNAR A POSIÇÃO ATUAL Z=0

2.1 - Página de modo ( SHIFT + EXIT );2.2 - Pressionar a opção MANUAL;

2.3 – Pressionar a opção M.D.I.;2.4 – Pressionar a opção STATUS.;2.5 – Posicionar a cursor no campo de entrada de dados (parte inferior do vídeo);2.6 – Digitar: G92 Z02.7 - Digitar a tecla ENTER ;2.8 – Pressionar o botão CYCLE START;

3 – LIBERAR O AVANÇOLIBERAR O AVANÇO 3.1 – Pressionar as teclas SHIFT/CYCLE STOP3.2 – Pressionar a tecla EXIT;

4 – TOCAR COM A FERRAMENTA SELECIONADA NA FACE DA CASTANHATOCAR COM A FERRAMENTA SELECIONADA NA FACE DA CASTANHA

4.1 - Página de modo ( SHIFT + EXIT );4.2 - Pressionar a opção MANUAL;4.3 – Pressionar a opção JOG.;

4.4 – Usar as opções MANIVELA X ou MANIVELA Z;Obs: ajuste o avanço através das opções X1, X10 e X100 e potenc. de avanço;4.5 – Afastar a face da torre para colocar a ferramenta a ser referenciada;4.6 – Posicionar a face da ferr. na face da castanha (use um calço de papel);

5 – INTRODUZIR O BALANÇO EM ZINTRODUZIR O BALANÇO EM Z

5.1 – Pressionar as teclas SHIFT/EXIT;5.2 – Pressionar a opção REFER. TRAB.5.3 – Pressionar a opção DIMENSÕES FERR.;5.4 – Posicionar o cursor em COMP Z (→ ↓ )5.5 – Pressionar a tecla ENTER;5.6 – Posicionar o cursor em T (←);5.7 – Digitar o número da ferramenta;5.8 – Pressionar a tecla ENTER; Obs: o balanço da ferramenta será registrado no campo X-RAD.


Manufatura FAZER ZERO PEÇA

Proc. Oper.

3-TCN

1 – EXECUTAR UM PROGRAMA PARA SELECIONAR UMA FERRAMENTAEXECUTAR UM PROGRAMA PARA SELECIONAR UMA FERRAMENTA

1.1 – Selecionar o programa para fazer Zero Peça (já memorizado);1.2 - Página de modo ( SHIFT + EXIT );1.3 - Pressionar a opção AUTO;1.4 – Pressionar a opção STATUS.;1.5 – Pressionar o botão CYCLE START;Obs: Verificar se o número da ferramenta selecionada foi registrado no ampo TC e TP da página de STATUS.

2 – CRIAR UM PROGRAMA P/ SELECIONAR A FERRAMENTACRIAR UM PROGRAMA P/ SELECIONAR A FERRAMENTA

2.1 – Página de modo ( SHIFT + EXIT );2.2 – Pressionar a opção EDITOR;2.3 – Pressionar a opção PROGRAMA NOVO.;2.4 – Pressionar a opção EDITOR.;2.5 – Pressionar a opção LISTA.;2.6 – Digitar: G99# T01# M30#;2.7 - Página de modo ( SHIFT + EXIT );2.8 - Pressionar a opção AUTO;2.9 – Pressionar a opção STATUS.;2.10 – Pressionar o botão CYCLE START;

Obs: Verificar se o n0 da ferr. selecionada foi registrado no campo TC e TP da página de STATUS.

3 – POSICIONAR A FERRAMENTA NA FACE DA PEÇAPOSICIONAR A FERRAMENTA NA FACE DA PEÇA 3.1 - Página de modo ( SHIFT + EXIT );3.2 - Pressionar a opção MANUAL;3.3 - Pressionar a opção JOG.;3.4 – Usar as opções MANIVELA X ou MANIVELA Z;3.5 – Encostar a face da ferramenta na face da peça (use calço de papel).

4 – INTRODUZIR O VALOR DE G54 ou G55INTRODUZIR O VALOR DE G54 ou G55

4.1 – Pressionar as teclas SHIFT + EXIT;4.2 – Pressionar a opção REFER. TRABALHO;4.3 – Pressionar a opção REFER. FERR.;4.4 – Posicionar o cursor em Z OFFSET;4.5 – Digitar o comprimento da peça negativo para Zero Peça no encosto da

castanha;4.6 – Pressionar a tecla ENTER;4.7 – Posicionar o cursor no campo G54 ou G55;4.8 – Pressionar a tecla ENTER; Obs: O Zero Peça é referenciado


ManufaturaINTRODUÇÃO DE PROGRAMA E SIMULAÇÃO

GRÁFICA

Proc. Oper.

4-TCN

1 – INSERIR UM PROGRAMA ( MODO 1 - LISTA EDIÇÃO )INSERIR UM PROGRAMA ( MODO 1 - LISTA EDIÇÃO )

1.1 – Página de modo ( SHIFT + EXIT );1.2 – Pressionar a opção EDITOR;1.3 – Pressionar a opção PROGR. NOVO.;1.4 – Pressionar a opção EDITOR.;1.5 – Pressionar a opção LISTA.;1.6 – Digitar as informações de cada bloco;1.7 - Acionar a tecla EOB ou o cursor (↓) no final de cada bloco;

2 – INSERIR UM PROGRAMA ( MODO 2 - PRONTA EDIÇÃO )INSERIR UM PROGRAMA ( MODO 2 - PRONTA EDIÇÃO )

Neste modo de operação, a cada código G digitado (utilizando os 2 dígitos) o editor mostrará uma tela para sua visualização, indicando todas as opções que o código selecionado aceita, de forma a auxiliar na programação.

2.1 – Página de modo ( SHIFT + EXIT );2.2 – Pressionar a opção EDITOR;2.3 – Pressionar a opção PROGR. NOVO.;2.4 – Pressionar a opção EDITOR.;2.5 – Digitar as informações do bloco;2.6 – Utilizar o curso (↓) para selecionar a próxima opção desejada entre as disponíveis;2.7 - Acionar a tecla EOB no final de cada bloco;

3 – VERIFICAR ERROS DE DIGITAÇÃOVERIFICAR ERROS DE DIGITAÇÃO 3.1 - Página de modo ( SHIFT + EXIT );3.2 - Pressionar a opção EDITOR;3.3 - Digitar o número do programa a ser verificado.;3.4 – Pressionar a tecla ENTER;3.5 – Pressionar a tecla EXIT;

3.6 – Pressionar a opção TESTE.;3.7 – Pressionar a opção RAPIDO.;3.8 – Pressionar a opção STATUS.;3.9 – Pressionar o botão CYCLE START.;

4 – UTILIZAR A SIMULAÇÃO GRÁFICAUTILIZAR A SIMULAÇÃO GRÁFICA

4.1 – Pressionar as teclas SHIFT + EXIT;4.2 - Pressionar a opção EDITOR duas vezes;4.3 - Pressionar a opção GRAFICO;

4.4 – Pressionar o botão CYCLE START.;

11. Tolerâncias de Forma (Norma NBR 6409/80)

Tolerâncias convencionais são apropriadas para muitos produtos. Entretanto, para peças

usinadas com grande precisão a variação permitida na forma (geometria e tamanho) e posição

podem exigir maior cuidado.

Tolerâncias Geométricas

Esta parte da norma controla linearidade, planeza, circularidade, cilindricidade,

inclinação paralelismo, perpendicularismo e tolerâncias de perfis. Estas tolerâncias são

indicadas pelos símbolos mostrados no quadro a seguir:

20

Ф32 ф

26

ф20

202025

Ф38

TAREFA 01 - Eixo Escalonado

Usando as funções da unidade de comando MACH 9 para o torno a CNC CENTUR 30D,

fazer uma programação para usinagem da peça desenhada abaixo.

Usar os seguintes parâmetros de corte:


Profundidade de corte de 1.5mm no raio;

Limitar a RPM em 2850;

Material em bruto Aço SAE 1020 Ø38 x ......(ver material disponível);

Facear a peça dando duas passadas na face de 0.3mm;

O valor do comprimento de 20mm no diâmetro de 15mm, irá variar de acordo com o material disponível.

TAREFA 02 - Eixo Perfilado

Usando as funções da unidade de comando MACH 9 para o torno a CNC CENTUR 30D, fazer

uma programação para usinagem da peça desenhada abaixo.

Usar os seguintes parâmetros de corte:


Profundidade de corte de 1.5mm no raio;

Limitar a RPM em 2850;

Usar a função G66 para desbastar a peça, com exceção do perfil côncavo.

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Apostila de Torno a cnc - versão Mar 2013