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IMPLEMENTAÇÃO DE CENTRO DE MAQUINAGEM E
DESENVOLVIMENTO DE PÓS-PROCESSADORES CNC
Eduardo Luís Mateus Chocalheiro
Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em
Engenharia Mecânica
Júri
Presidente: Prof. Rui Manuel dos Santos Oliveira Baptista
Orientador: Prof. Pedro Alexandre Rodrigues Carvalho Rosa
Co-orientador: Prof. José Filipe Castanheira Pereira Antunes Simões
Vogal: Doutor Valentino Anok Melo Cristino
Novembro de 2012
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Agradecimentos
Quero agradecer a todos aqueles que contribuíram e tornaram possível a realização da
presente dissertação de mestrado. Em especial:
Ao meu orientador, Professor Pedro Alexandre Rodrigues Rosa, pelo seu incessável
empenho, inesgotável dedicação, pelo vasto conhecimento transmitido e a constante motivação que
me transmitiu ao longo do meu percurso académico.
Ao meu co-Orientador, Professor José Simões, pelo conhecimento transmitido e ideias
sugeridas.
Ao Doutor Valentino Anok Cristino, por toda a sua preciosa ajuda e ensinamentos durante a
realização desta tese. A sua amizade e dedicação revelaram-se fundamentais para a conclusão deste
trabalho.
Ao mestre Carlos Silva por todo o apoio prestado, motivação transmitida e amizade que me
acompanhou durante este período.
Ao técnico Hugo Cândido, sem o qual este trabalho também não teria sido possível. Os seus
conhecimentos em electrónica e programação, bem como a sua amizade ao longo destes meses,
foram essenciais.
Aos meus pais, namorada e irmã, pelo constante apoio, compreensão e amor transmitidos ao
longo desta importante etapa da minha vida.
Por fim, não poderia deixar de agradecer aos meus amigos e colegas por toda a sua
amizade, companheirismo, solidariedade e espirito de entreajuda que se estabeleceu entre nós,
ajudando à conclusão do curso.
iv
v
Resumo
As máquinas-ferramenta de multi-eixo são cada vez mais utilizadas para o fabrico de peças
por permitirem a sua execução com menor número de apertos e consequente ganho na precisão
global, assim como a execução de geometrais mais complexas. De entre as máquinas multi-eixo
aquelas, que têm tido maior aplicação e evolução ao nível da indústria são as fresadoras de comando
numérico (NC). No entanto, a instalação destas unidades de fabrico requerem um maior número de
procedimentos ao nível do arranque em funcionamento, da preparação dos dispositivos de fixação e
das ferramentas, e em especial ao nível das ferramentas de programação assistida por computador
(CAD/CAM).
Esta tese desenvolve-se no domínio da instalação de um centro de maquinagem de 5 eixos e
respectivos sistemas auxiliares para o seu normal funcionamento. Este trabalho de mestrado foi
realizado no Núcleo de Oficinas do Instituto Superior Técnico de Lisboa. O trabalho desenvolveu-se
desde a recepção do equipamento, passando pelas configurações de rede até ao arranque em
funcionamento. Foi ainda necessário aplicar os procedimentos certos para a correcta instalação e
bom funcionamento da máquina, instalação de programas CAD/CAM e desenvolvimento de Pós-
Processadores.
O presente trabalho de mestrado permitiu consolidar procedimento de instalação e arranque
em funcionamento de centros de máquina de 5 eixos, assim como realizar uma avaliação
comparativa entre alguns programas de CAD/CAM e o desenvolvimento de Pós-Processadores.
Palavras-chave:
Maquinagem
Multi-eixo
CAD/CAM
Pós-Processador
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Abstract
Multi-Axis Machine Tools are increasingly used in the manufacture of parts, because they
allow their execution with fewer fastenings and consequent gain in overall accuracy, as well as
executing more complex geometries. Among Multi-Axis machines those who have had greater
application and evolution at industry level are the Numerical Controlled (NC) Milling Machines.
However, the installation of these production units requires a great number of procedures at startup
level, the preparation of clamping devices, tools and, especially, the Computer Aided Design and
Machining softwares (CAD/CAM).
This master thesis is developed in the field of installation of a 5-Axis Machining Center and its
auxiliary systems for its normal functioning. This work was held at the worksohp of Instituto Superior
Técnico of Lisbon and it was developed from the reception of the equipment, through network settings
to the startup operation. It was also necessary to apply certain procedures for proper installation and
functioning of the machine, installing CAD/CAM softwares and develop Post-Processors.
This master thesis work made it possible to consolidate the installation procedures and startup
of 5-Axis Machining Centres, as well as perform a comparative evaluation between some CAD/CAM
softwares and the development of Post-Processors.
Keywords:
Machining
Multi-Axis
CAD/CAM
Post-Processor
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Índice
AGRADECIMENTOS ................................................................................................................................ III
RESUMO ............................................................................................................................................... V ABSTRACT ............................................................................................................................................ VII ÍNDICE .................................................................................................................................................. IX LISTA DE FIGURAS ................................................................................................................................. X LISTA DE TABELAS ................................................................................................................................ XII
ABREVIATURAS .................................................................................................................................... XIII
1. INTRODUÇÃO .................................................................................................................................... 1
2. BREVE REVISÃO DA FRESAGEM A 5 EIXOS ................................................................................ 3
2.1. CENTROS DE MAQUINAGEM ............................................................................................................. 4 2.2. TECNOLOGIAS DE INFORMAÇÃO ....................................................................................................... 7 2.3. DISPOSITIVOS DE FIXAÇÃO .............................................................................................................. 9 2.4. FERRAMENTAS/MATERIAIS ............................................................................................................ 12 2.5. SISTEMAS DE MEDIÇÃO DE COORDENADAS .................................................................................... 13
3. INSTALAÇÃO DO CENTRO DE MAQUINAGEM ............................................................................ 15
3.1. PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS ...................................................................................... 15 3.2. TRANSPORTE ............................................................................................................................... 18
3.3. PREPARAÇÃO E VERIFICAÇÃO DA MÁQUINA-FERRAMENTA................................................................ 19 3.4. CONFIGURAÇÕES DO CONTROLO EM REDE ..................................................................................... 20
3.5. ARRANQUE EM FUNCIONAMENTO E FORMAÇÃO .............................................................................. 22 3.6. SELECÇÃO DAS FERRAMENTAS E DISPOSITIVOS DE FIXAÇÃO ............................................................ 23
4. DESENVOLVIMENTO TEÓRICO ..................................................................................................... 27
4.1. MASTERCAM ................................................................................................................................. 28 4.1.1. CAD/CAM ........................................................................................................................... 28
4.1.2. Pós-Processador ................................................................................................................ 29
4.2. SOLIDCAM .................................................................................................................................. 30 4.2.1. CAD/CAM ........................................................................................................................... 30
4.2.2. Pós-Processador ................................................................................................................ 31
4.3. NXCAM ........................................................................................................................................ 33 4.3.1. CAD/CAM ........................................................................................................................... 33
4.3.2. Pós-Processador ................................................................................................................ 33
5. DESENVOLVIMENTO EXPERIMENTAL ......................................................................................... 37
5.1. FABRICO DE DISPOSITIVO DE FIXAÇÃO ............................................................................................ 37 5.2. PREPARAÇÃO DOS CASOS DE ESTUDO ........................................................................................... 38
6. RESULTADOS E DISCUSSÃO ........................................................................................................ 41
7. CONCLUSÕES E TRABALHO FUTURO ........................................................................................ 47
7.1. TRABALHOS FUTUROS .................................................................................................................. 48
8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................................................. 49
9. ANEXOS ........................................................................................................................................... 51
x
Lista de Figuras
Figura 2.1 – Orientação dos eixos lineares e rotativos ........................................................................... 3
Figura 2.2 - Evolução dos centros de maquinagem ................................................................................ 5
Figura 2.3 – Parallel Kinematics Machine (PKM) .................................................................................... 5
Figura 2.4 – Braço Robótico .................................................................................................................... 6
Figura 2.5 – Evolução dos Controladores ............................................................................................... 7
Figura 2.6 – Descrição dum Pós-Processador........................................................................................ 9
Figura 2.7 – Cone de Fixação da Mecânica .......................................................................................... 10
Figura 2.8 – Cone de Fixação Hidráulica .............................................................................................. 11
Figura 2.9 – a) Cone de Fixação Térmica; b) Máquina de Indução ...................................................... 11
Figura 2.10 – Tipos de ferramentas: a) Ferramentas inteiriças; b) Ferramentas de pastilhas
intercambiáveis. ..................................................................................................................................... 12
Figura 2.11 – Sistema de Medição de Coordenadas 3D ...................................................................... 13
Figura 3.1 – Visão Geral da DMU 50 Eco ............................................................................................. 16
Figura 3.2 – a) Painel de Controlo; b) Ecrã inicial do ShopMill ............................................................. 17
Figura 3.3 – a) Simulação 2D; b) Programação em ShopMill ............................................................... 18
Figura 3.4 – Verificação do equipamento após o transporte ................................................................ 18
Figura 3.5 – Alinhamento do Eixo Z da Máquina .................................................................................. 20
Figura 3.6 – Esquema da Rede do NOF ............................................................................................... 21
Figura 3.7 – Esquema da ligação dos terminais com Cat6B ................................................................ 21
Figura 3.8 – Triângulo base da Organização de uma Obra .................................................................. 22
Figura 3.9 – Peça maquinada na Formação ......................................................................................... 23
Figura 3.10 – Armazém de Ferramentas da DMU 50 Eco .................................................................... 24
Figura 4.1 – a) Ciclo em Código G optimizado; b) Código G sem Ciclo ............................................... 27
Figura 4.2 – Visão geral do MasterCam X5 .......................................................................................... 28
Figura 4.3 – Visão geral do SolidCam 2011.......................................................................................... 30
Figura 4.4 – Interface do “Machine ID Editor” ....................................................................................... 31
Figura 4.5 – Alguns parâmetros de Ciclos traduzidos .......................................................................... 32
Figura 4.6 – Erro de rotação do Eixo A ................................................................................................. 32
Figura 4.7 – Visão geral do NXCam 8.0 ................................................................................................ 33
Figura 4.8 – Visão geral do Post Builder ............................................................................................... 34
Figura 4.9 – Definição das características físicas do Centro de Maquinagem ..................................... 35
Figura 4.10 – Ciclo ORIRESET para iniciação dos Eixos B e C de rotação ......................................... 35
Figura 4.11 – CYCLE800 para definição de variáveis de rotação ........................................................ 36
Figura 4.12 – Inicialização dos ciclos de rotação .................................................................................. 36
Figura 5.1 - a) Fabrico da Mesa Sacrificial; b) Dispositivo de fixação montado na mesa da máquina 37
Figura 5.2 - Dimensões do bruto de maquinagem; b) Bruto de maquinagem ..................................... 38
Figura 5.3 – Geometria do caso de estudo ........................................................................................... 38
Figura 5.4 – Sequência das operações do caso de estudo .................................................................. 39
xi
Figura 6.1 – Gráfico dos tempos de programação do CAM do caso de estudo ................................... 41
Figura 6.2 – Gráfico dos tempos de execução do caso de estudo ....................................................... 43
Figura 6.3 - Geometria Maquinada com NXCam: ................................................................................. 44
Figura 6.4 - Geometria Maquinada com SolidCam ............................................................................... 44
Figura 6.5 - Geometria Maquinada com ShopMill ................................................................................. 44
xii
Lista de Tabelas
Tabela 3.1 – Principais características técnicas da DMU 50 Eco ......................................................... 15
Tabela 3.2 – Lista de Ferramentas da DMU 50 Eco ............................................................................. 24
Tabela 5.1 – Valores tecnológicos da fresagem ................................................................................... 39
Tabela 6.1 – Tempo de programação do CAM do caso de estudo ...................................................... 41
Tabela 6.2 – Tempo de maquinação do caso de estudo ...................................................................... 42
xiii
Abreviaturas
APT Automated Programming Tool (Ferramenta de programação automatizada)
CAD Computer-aided Design (Desenho Assistido por Computador)
CAE Computer-aided Engineering (Engenharia Assistida por Computador)
CAM Computer-aided Manufacturing (Fabrico Assistido por Computador)
Cat5/Cat6 Cabo de par traçado
CNC Computer Numerical Control (Comando Numérico Computadorizado)
HB Brinell Hardness
HMI Human-Machine Interface (Interface de Utilizador)
HRc Rockwell Scale
ISO International Organization for Standardization (Instituição Internacional para
Padronixação)
IST Instituto Superior Técnico
NOF Núcleo de Oficinas
PLC Power Line Comunication
PKM Parallel Kinematics Machine (Máquina de Cinemática Paralela)
xiv
1
1. Introdução
Enquanto há 40 anos atrás a indústria questionava o interesse de trocar as máquinas
convencionais pelas de tecnologia CNC, hoje em dia passa-se algo semelhante com as CNC’s de 5
eixos, que se apresentam como alternativa às tradicionais de 3 eixos. Em qualquer negócio, investir
nas mais recentes tecnologias é um passo importante para estar à frente do mercado. Na época (e
ainda mais hoje em dia), as empresas que optaram por se manter fiéis às máquinas tradicionais
acabaram por perder competitividade num mercado cada vez mais global.
O CAD e CAM são, hoje em dia, ferramentas fundamentais no desenho mecânico e no
processo de produção. Permitem desenhar as peças pretendidas e criar o programa de comando
numérico em tempo reduzido e com capacidade de introduzir alterações às geometrias em tempo
real. A tecnologia CAD/CAM permite rentabilizar o tempo, os recursos e os custos de produção, com
eficiência e exactidão.
Após a programação é necessário enviar um ficheiro com as trajectórias de maquinagem para
o controlador da máquina. A interface, que funciona como um tradutor entre estas tecnologias, é o
Pós-Processador. Uma vez que existem inúmeros controladores de diferentes marcas e um sem
número de programas CAD/CAM, é necessário desenvolver Pós-Processadores específicos para
cada conjunto controlador-software.
Assim, e depois de escolhido o equipamento, é necessário escolher quais as ferramentas a
usar e quais os dipositivos de fixação, tendo em conta os mais diversos tipos de geometrias que os
clientes vão requerer. As ferramentas são um aspecto fundamental, pois são elas que
determinam/limitam as geometrias e operações que se podem executar. Quanto mais variadas e
versáteis forem, maior a capacidade produtiva.
Este trabalho foi desenvolvido no âmbito da incorporação de um centro de maquinagem DMG
DMU 50 Eco no Núcleo de Oficinas do IST. Desenvolveram-se os procedimentos de instalação para
este equipamento de 5 eixos e introduziram-se novas ferramentas de programação assistidas por
computador (CAD/CAM), com o desenvolvimento de Pós-Processadores.
A presente tese de mestrado está organizada em 7 capítulos, incluindo a introdução e uma
conclusão e anexos.
O capítulo 2 apresenta-nos uma breve revisão da fresagem a 5 eixos, da tecnologia envolvida
num centro de maquinagem, fazendo-se também uma breve revisão histórica até aos dias de hoje.
O capítulo 3 resume os passos necessários à instalação de um centro de maquinagem como
este, desde o transporte ao arranque em funcionamento, passando por uma breve descrição do
equipamento.
O capítulo 4 aborda o desenvolvimento teórico efectuado para criar os Pós-Processadores,
explicando o porquê da escolha de cada um dos programas de CAD/CAM.
O capítulo 5 apresenta o trabalho experimental desenvolvido: a preparação do aparato para a
validação dos Pós-Processadores.
No capítulo 6 são apresentados os resultados obtidos, bem como a discussão dos mesmos.
Por fim, no capítulo 7 encontra-se a conclusão e os trabalhos futuros a desenvolver.
2
3
2. Breve Revisão da Fresagem a 5 Eixos
A fresagem é um dos processos de maquinagem mais versáteis, em que o material da peça é
removido por combinação de movimento rotativo de uma ferramenta cilíndrica com múltiplas arestas
de corte e os movimentos lineares/rotativos. É um processo com elevada eficiência, caracterizado por
grandes taxas de remoção de material, pela boa qualidade dos acabamentos superficiais e ainda pela
precisão e flexibilidade de formas que pode gerar. De uma forma geral, tanto a peça como a
ferramenta podem assumir movimentos relativos independentes ou combinados, permitindo a
execução de uma vasta gama de operações e, consequentemente, geometrias, como superfícies
planas e curvas, roscas, engrenagens, ressaltos ou caixas.
A fresagem a 5 eixos é, neste momento, a tecnologia de vanguarda a que as empresas têm
acesso. Os equipamentos que possuem esta tecnologia conseguem não só posicionar a ferramenta,
como orientá-la em qualquer ponto do espaço, segundo qualquer inclinação, num sistema de
coordenadas tridimensional. Paulatinamente, todas as empresas começam a adoptar esta tecnologia,
uma vez que esta acarreta uma série de benefícios.
De forma a perceber as características duma máquina, é necessário conhecer a terminologia
básica dos centros de maquinagem a 5 eixos. Numa normal fresadora de 3 eixos, os eixos lineares
que as definem são o X, o Y e o Z. No caso da fresadora de 5 eixos, é necessário introduzir 2 eixos
rotativos adicionais. Estes eixos rodam sobre dois dos três eixos principais.
O eixo que roda em torno do eixo X é designado de eixo A.
O eixo que roda em torno do eixo Y é designado de eixo B.
O eixo que roda em torno do eixo Z é designado por C.
Figura 2.1 – Orientação dos eixos lineares e rotativos
4
Além do óbvio benefício que é maquinar geometrias mais complexas, existem muitas outras
vantagens na fresagem a 5 eixos: possibilidade de fabricar peças com geometrias mais complexas e
maior precisão das trajectórias de maquinagem obtidas, o que se traduz numa redução do tempo
desperdiçado na preparação e na montagem da peça.
Sempre que possível, deve-se optar por fazer uma fresagem do tipo 3+2, ou seja, utilizar os
dois eixos rotativos somente para posicionar a peça: é mais fácil de programar, o corte é mais rápido
e há menor perigo de colisão entre as ferramentas e a peça. Além disso, é o modo mais adequado
em operações de desbaste.
Mesmo sendo impressionante de observar, a fresagem recorrendo a 5 eixos simultâneos é
mais lenta, mais difícil de programar, exige controladores mais avançados (logo, mais caros) e torna a
máquina menos rígida. No entanto conseguem-se melhores acabamentos superficiais e maior
duração das ferramentas, permitindo que as mesmas acedam a locais mais complicados de forma
mais suave.
Para usufruir da tecnologia que é a fresagem a 5 eixos, é necessário conjugar uma série de
factores: uma máquina-ferramenta capaz, tecnologias de informação adequadas, ferramentas,
dispositivos de fixação e materiais necessários. Esses temas serão abordados no presente capítulo.
2.1. Centros de Maquinagem
As primeiras máquinas-ferramenta surgiram no início do século XIX. A primeira fresadora
surgiu no ano de 1830, designada por Nasmyth Milling Machine. Esta máquina foi inventada com o
objectivo de maquinar os seis lados de uma porca sextavada, usando para tal um rude dispositivo de
fixação.
Antes da invenção das máquinas-ferramenta CNC, o trabalho metalo-mecânico era
executado manualmente em fresadoras convencionais. Accionadas por mecanismos exclusivamente
mecânicos, era o operador que tinha total controlo sobre as operações.
As primeiras máquinas NC (Numerical Control) apareceram no final da década de 1940. Eram
muito grandes, pesadas e difíceis de operar. As instruções eram dadas por cartões de papel
perfurados contendo uma série de códigos (“G-code”), onde estavam descritas as instruções de
posicionamento. No entanto, as NC já eram boas para produção em massa e, por isso mesmo, ao
longo da década de 1950, tornaram-se o standard ou normalizado da indústria. É também durante
este período que o conceito de máquina-ferramenta evoluiu para a noção de centro de maquinagem,
o qual integra várias operações de maquinagem.
Em 1967, e com o desenvolvimento dos computadores como nós hoje os conhecemos, surgiu
o conceito de Computer Controlled Machining. O código G continuava a ser a base de programação
da máquina. No entanto este começou a ser gerado, controlado e enviado para a máquina a partir
dos computadores. Em 1972, houve uma revolução com o surgimento dos primeiros programas de
5
CAD/CAM. Em 1976, o primeiro programa 3D de CAD/CAM surgiu no mercado e, em 1989, as
máquinas CNC tornaram-se o standard da indústria.
Figura 2.2 - Evolução dos centros de maquinagem
Esta evolução das máquinas-ferramenta com controlo CNC mudou radicalmente a indústria
metalo-mecânica. Enquanto antigamente o fabrico de uma peça era somente da responsabilidade do
operador que operava manualmente a máquina, hoje em dia é necessário um projectista que
desenhe a peça num programa CAD/CAM e a envie para a máquina, praticamente sem intervenção
do operário responsável em todo o processo. As CNCs permitiram aumentar a precisão das peças
fabricadas, realizar geometrias muito mais complexas, melhorar a eficiência, a produtividade e a
segurança dos operadores, diminuindo os custos de produção.
Hoje em dia, uma das tecnologias de ponta a que a indústria tem acesso são os centros de
maquinagem CNC, como aquela sobre a qual se debruça este trabalho. Estas máquinas podem ter
os dois eixos rotativos no próprio spindle, os dois na mesa (como no presente caso) ou alternado, um
na mesa e outro no spindle. Nos próximos anos, surgirão máquinas mais rápidas, com melhores e
mais rápidos controladores e a integrar simulação 3D.
No entanto, para o futuro, estão a ser preparadas novas tecnologias. A tecnologia de ponta
desenvolvida nos últimos 20 anos, que começa agora a ser introduzida no mercado, é a das
máquinas de cinemática paralela PKM (Parallel Kinematics Machine). O sonho dos engenheiros
sempre foi o de combinar a flexibilidade dos robots com a precisão e a rigidez das tradicionais
máquinas-ferramenta. Esta tecnologia permite que os eixos lineares X, Y e Z sejam executados por
três ou mais eixos paralelos, apresentando enorme rigidez e precisão, com muitos mais graus de
liberdade que nas actuais CNC.
Figura 2.3 – Parallel Kinematics Machine (PKM)
6
Outra tecnologia que pretende revolucionar o mercado é a dos braços robóticos, que querem
substituir as máquinas que conhecemos hoje em dia. Estes apresentam inúmeras vantagens perante
as convencionais CNC que conhecemos hoje em dia: têm a capacidade, não só de maquinar a peça
em particamente todos os ângulos possíveis (pelo menos 6 graus de liberdade), como ainda a
transportarão e posicionarão; por serem mais compactos e leves, a sua localização poderá ser móvel;
possibilidade de trabalhar em peças muito maiores, por não existirem compartimentos a limitar as
dimensões do bruto de maquinagem; deverão ser cerca de 30% mais baratos (Comet Project – 32ª
Referência Bibliográfica, Pág. 55).
Figura 2.4 – Braço Robótico
Esta tecnologia já existe há bastantes anos na área da soldadura. O problema de aplicá-la à
maquinagem prende-se com o facto de os robots apresentarem muito baixa rigidez, uma vez que as
forças e vibrações envolvidas na maquinagem de materiais metálicos são muito mais elevadas
comparadas com as de soldadura. Hoje em dia, são somente utilizados em materiais menos
resistentes, como o caso dos polímeros.
7
2.2. Tecnologias de Informação
Um dos factores chave para o desenvolvimento e/ou sobrevivência de qualquer empresa
consiste na utilização de métodos que promovam uma elevada flexibilidade nas actividades de
concepção e produção, para o qual as tecnologias de informação podem trazer elevados contributos.
Assim, as aplicações informáticas na indústria metalo-mecânica têm-se alargado a diversas funções.
Com o desenvolvimento da tecnologia, e dos computadores em particular, e da necessidade de fazer
peças cada vez mais complicadas, as máquinas-ferramentas começaram a sentir a necessidade de
integrar controladores.
Na década de 1960, os computadores começaram a tornar-se muito importantes para as
grandes empresas, mesmo sendo muito limitados quanto a aplicações e incompatíveis entre si. Na
década de 1970, as linhas telefónicas de voz passaram a permitir o acesso a terminais remotos de
computadores e as telecomunicações tornaram-se uma base tecnológica. Assim, começou-se a
poder transmitir e a enviar dados para as máquinas.
Em 1976 surgiu o primeiro microprocessador CNC, que já permitia a programação de
contornos. Em 1979 o primeiro controlador CNC a integrar PLC (Programmable Logic Controller), a
tecnologia que utiliza uma das redes mais utilizadas em todo o mundo: a rede de energia eléctrica. Já
em 1984 surgiram os primeiros controladores com HMI (Human-Machine Interface), permitindo uma
interface de utilização bem mais acessível e semelhante àquela que temos hoje em dia. No ano de
1996 surgem os primeiros controladores com dispositivos de segurança integrados, tais como o
controlo da velocidade.
Desde então os controladores têm-se tornados cada vez mais potentes, rápidos e a integrar
cada vez mais funcionalidades, como a programação directa em softwares muito idênticos aos de
CAM (como por exemplo o ShopMill e o ShopTurn), com capacidades gráficas de simulação ao nível
dos normais computadores.
Figura 2.5 – Evolução dos Controladores
8
Controladores de programação directa
Os controladores que integram os centros de maquinagem são ferramentas poderosas, uma
vez que processam todos os dados das máquinas, fazendo a interface com o utilizador. Na interface
visual, o utilizador passou a poder controlar praticamente todas as funcionalidades da máquina. Em
função da idade do controlador, estes podem ter mais ou menos funcionalidades, desde o comando
manual dos movimentos da mesma, à execução e edição de programas, passando pela edição de
dados da máquina até à listagem de alarmes ou avarias.
Como referido atrás, as primeiras máquinas a permitir a programação directa surgiram em
1976. No entanto, a programação era única e exclusivamente em código G (DIN/ISSO-SQL), o que
obrigava o utilizador a dominar este tipo de programação. As primeiras máquinas a terem
controladores de programação directa com interface visual para assistir à programação surgiram em
1994. Em 2001 surgem os primeiros simuladores de maquinagem, o que revolucionou o fabrico de
peças utilizando a programação directa. O utilizador passou a poder conferir com antecipação o
trabalho que havia programado, evitando assim o recurso aos programas de CAD/CAM, poupando
dessa forma imenso tempo e dinheiro.
Hoje em dia, quase todos os controladores que integram um centro de maquinagem possuem
programação directa com simulação incluída. No entanto, a facilidade de operação dos mesmos para
produção de peças com geometrias mais intricadas poderá depender muito da capacidade de
processamento do controlador.
Controladores de programação indirecta
Os programas de CAD/CAM revolucionaram o desenho mecânico e o processo de produção.
Deixou de ser necessário os responsáveis de projecto estabelecerem as equações matemáticas para
resolver algumas geometrias mais complexas, tais como a determinação dos pontos de tangência, de
intersecções ou de pontos sobre superfícies complexas.
A função de CAM, actualmente integrada nos ditos sistemas CAD/CAM, teve a sua origem no
sistema APT (Automated Programming Tool). Consiste na utilização de um programa que, suportado
no modelo geométrico do objecto, permite ao utilizador seleccionar os tipos de trajectórias
pretendidas (escolhida numa biblioteca de funções), as ferramentas, as condições de corte e a
visualização dessas mesmas trajectórias no computador. Deste modo, consegue-se gerar, em
simultâneo, um ficheiro contendo a localização do percurso da ferramenta num referencial X, Y, Z, A,
B e C e as respectivas condições operativas, e simular essas trajectórias de modo interactivo.
Como existe uma enorme variedade de programas de CAD/CAM e de controladores, era
preciso criar uma interface que percebesse a linguagem de todos estes sistemas e os interligasse da
melhor forma. Desta necessidade, surgiram os Pós-Processadores.
No início, os Pós-Processadores eram meramente encarados como uma ferramenta de
interface entre os programas de CAM e os sistemas CNC, um mero tradutor que lia as instruções de
maquinagem do sistema de CAM e reescrevendo de forma a que a máquina as pudesse executar.
9
Hoje em dia, os pós-processadores evoluíram de forma a incluir uma enorme quantidade de lista de
códigos e funções adaptadas a cada par CAM/controlador, optimizando o processo de produção,
tornando-o o mais eficiente e rápido possível.
Figura 2.6 – Descrição dum Pós-Processador
Deve-se ter sempre em consideração que um Pós-Processador é o responsável pela junção
de duas tecnologias muito diferentes, e que muitas vezes serve para compensar as fraquezas de uma
ou de outra. Como resultado, é necessário ter sempre premente que um Pós-Processador pode
incrementar o avanço tecnológico ou diminuí-lo, dependendo da sua aplicação e da forma como foi
construído.
2.3. Dispositivos de Fixação
Para fazer a ligação entre a máquina e a ferramenta, são necessários dispositivos de fixação
da ferramenta de corte, designados por cones ou porta ferramentas. Os porta-ferramentas são
dispositivos que agem como uma interface que liga o fuso da máquina a uma ferramenta de corte, de
forma a que não seja diminuída a eficiência dos elementos mencionados. A escolha destes
dispositivos é fundamental, pois são tão ou mais importantes que a própria ferramenta para a
obtenção de um bom toleranciamento. A escolha dos cones influência também a vida da ferramenta e
a qualidade dos acabamentos superficiais.
Empresas preocupadas em reduzir custos procuram alternativas que possam torna-las mais
competitivas. Bons sistemas de fixação de ferramentas de corte, aliados à estabilidade dinâmica da
máquina-ferramenta e à rigidez do conjunto ferramenta-suporte, formam um conjunto de elevada
importância, afectando directamente a qualidade de peça maquinada e, consequentemente, os
custos associados. Todos os componentes que integram um centro de maquinagem influenciam a
qualidade final dos produtos fabricados, e os dispositivos de fixação das ferramentas não são
excepção.
Num conjunto ferramenta/porta-ferramentas é fundamental que o conjunto se comporte como
uma só peça para que a precisão na maquinagem seja o mais alta possível. Assim, o porta-
ferramentas deve apresentar a maior força de fixação da ferramenta possível, de modo a que não
Traj. de Maquinagem
Pós -
Processador
Trajectórias de CAM
10
haja qualquer escorregamento na interface e que o batimento radial seja o mais reduzido possível.
Quanto mais baixo for peso do conjunto spindle, porta-ferramenta e ferramenta, melhores serão, em
teoria, os resultados finais. Os resultados da maquinagem a alta velocidade dependem activamente
da interface que se cria entre a ferramenta, o porta-ferramentas e o sistema de acoplamento na
máquina, devendo estes ser desenvolvidos para trabalharem sob condições severas. O sistema de
fixação deverá garantir não só a troca rápida de ferramenta, como também cumprir as funções para
que foi projectado, com garantia de exactidão dimensional, mesmo após várias trocas. Desta forma, é
de suma importância que se atente aos seguintes aspectos: ao balanceamento, ao batimento, à
concentricidade e à tolerância de forma e posição, reduzindo assim a influência da força centrífuga
causada pela distribuição assimétrica de pequenas massas e desvios radiais.
Os sistemas de fixação das ferramentas operam em condições especialmente difíceis, uma
vez que estão localizados directamente na acção da força entre a peça e a máquina. Os porta-
ferramentas mais comuns nos centros de maquinagem são: os mecânicos, os hidráulicos e os
térmicos.
Fixação mecânica
Os primeiros porta-ferramentas a surgir foram os de fixação mecânica. Estes funcionam
através de um sistema de pinças no seu interior, que vão estar em contacto com a ferramenta. Para
fixar a ferramenta ao cone, é necessário apertar a porca da pinça. Esta tecnologia é a mais barata
das três descritas. Este sistema de fixação é semelhante ao hidráulico, mas neste caso a expansão é
conseguida através de meios mecânicos em vez de um fluido.
Figura 2.7 – Cone de Fixação da Mecânica
11
Fixação hidráulica
O sistema de fixação hidráulico consiste em ter na região de encaixe da ferramenta ao cone
uma câmara vedada preenchida com óleo. A fixação da ferramenta acontece quando se rosca um
parafuso que se encontra no corpo do porta-ferramentas. Ao ser roscado, este parafuso pressiona
óleo contra as paredes da câmara, aumentando assim a pressão. O óleo só se poderá expandir na
região da ferramenta (similar a uma pinça). Deste modo o óleo expandido vai fixar uniformemente a
ferramenta ao porta-ferramentas. Para se soltar a ferramenta, desenrosca-se o parafuso. Este
sistema tem a particularidade de absorver melhor as vibrações provenientes da maquinagem.
Fixação térmica
Os porta-ferramentas de fixação térmica têm como objectivo, em teoria, transformar o
conjunto ferramenta / porta-ferramentas num corpo único. De modo a fazer a fazer esta ligação, o
cone do porta-ferramentas é aquecido numa máquina própria para o efeito (em condições térmicas
pré-estabelecidas) e, aproveitando o coeficiente de dilatação térmica do material do cone, o furo onde
encaixa a ferramenta expande. A ferramenta (à temperatura ambiente) é então inserida neste furo e
arrefece-se de seguida o conjunto, fixando-se assim os dois elementos.
a) b)
Figura 2.9 – a) Cone de Fixação Térmica; b) Máquina de Indução
Figura 2.8 – Cone de Fixação Hidráulica
12
Quando se pretender retirar a ferramenta, aquece-se novamente o conjunto e, por diferença
de dilatações térmicas entre os dois materiais, retira-se a mesma.
2.4. Ferramentas/Materiais
Todas as variáveis que influenciam o processo de fresagem têm um grande peso para a
qualidade final das peças fabricadas, e tanto as ferramentas de corte como os materiais em que as
peças serão feitas não são excepção. A escolha da ferramenta adequada depende,
fundamentalmente, do tipo de geometria que se pretende obter. Uma escolha acertada permite
poupar tempo, material, prolongar a sua vida útil e, consequentemente, tornar o processo mais
rentável.
As ferramentas que são usadas nos centros de maquinagem podem ser divididas em 2
grandes grupos: as ferramentas inteiriças e as ferramentas de pastilhas intercambiáveis.
Figura 2.10 – Tipos de ferramentas: a) Ferramentas inteiriças; b) Ferramentas de pastilhas intercambiáveis.
No grupo das ferramentas inteiriças, as fresas de topo são o conjunto de ferramentas mais
versáteis, uma vez que permitem executar quase todo o tipo de operações: facejar, abrir canais e
caixas, gravações ou fresagem lateral. Normalmente são fabricadas em aços rápidos (HSS), cortam
tanto no topo como na periferia e podem ser usadas em fresadoras verticais e horizontais. Podem ser
de corte à direita ou de corte à esquerda, possuírem ranhuras rectas ou em hélice direita/esquerda.
Quanto à sua forma e dispositivo de fixação, podem ser muito variadas: fresa cilíndrica/cónica com
topo plano ou esférico e haste cilíndrica/cónica.
Do universo das ferramentas inteiriças fazem também parte as brocas e os machos. As
brocas são ferramentas de corte com o objectivo de fazer furos cilíndricos e, em função do tipo de
material que vão cortar, podem ser de aço rápido (HSS), aços de baixa/alta liga ou mesmo
carbonetos de tungsténio. Os machos servem para abrir rosca no furo, que tanto pode servir para
abrir furos cegos como passantes.
O facejamento é a operação mais comum em fresagem e pode ser realizado usando uma
ampla gama de diferentes ferramentas. Normalmente, estas são operações de desbaste e são
a) b)
13
executadas por ferramentas que têm um corpo rígido no qual são inseridas as pastilhas que fazem o
corte do material. Estas pastilhas costumam ser de carbonetos ou de cerâmicos.
Quando se pretende maquinar uma peça, é de suma importância combinar o material da
ferramenta de corte, a geometria da pastilha e o material da mesma com o material da peça que irá
ser executada. Pretende-se assim obter um processo de maquinagem sem problemas, produtivo e
que assegure a duração máxima das ferramentas de corte. Outros parâmetros como as velocidades
de avanço, velocidades de rotação ou percurso da ferramenta também têm influência em todo este
processo, contribuindo para um resultado bem-sucedido.
A indústria metalo-mecânica produz uma variedade extremamente ampla de peças
maquinadas em materiais diversos. Cada material possui as suas características exclusivas que são
influenciadas pelos elementos de liga, tratamento térmico, dureza, entre outros. A combinação
desses elementos influencia significativamente a escolha da geometria da ferramenta de corte e
classe dos dados tecnológicos de corte. Posto isto, os materiais da peça foram divididos em seis
grupos principais, de acordo com a norma ISO, onde cada grupo possui as suas propriedades
exclusivas referentes à maquinabilidade: aço (ISO P), aços inoxidáveis (ISO M), ferros fundidos
cinzentos (ISO K), metais não ferrosos (ISO N), superligas resistentes ao calor (ISO S) e aços
endurecidos (ISO H).
2.5. Sistemas de Medição de Coordenadas
Os sistemas de medição de coordenadas são instrumentos de grande importância em centros
de maquinagem, uma vez que permitem aumentar a precisão das peças fabricadas. Estes
instrumentos são usados para: alinhar o spindle da máquina com o bruto de maquinagem, segundo
os eixos X, Y e Z, para determinar as dimensões do mesmo; fazer o “zero” das peças; medir
comprimentos e profundidades; centrar furos; verificar nivelamento de superfícies. Além destas
características, por ser uma ferramenta calibrada, pode servir de referência para medição de
ferramentas.
Figura 2.11 – Sistema de Medição de Coordenadas 3D
14
15
3. Instalação do Centro de Maquinagem
Qualquer equipamento mecânico deve ser escolhido em função das necessidades duma
oficina. Num centro de maquinagem, é necessário ter em atenção características como as
velocidades de avanço, a velocidade de rotação do spindle ou as dimensões da mesa e do armazém
de ferramentas.
Outro aspecto importante aquando da escolha dum equipamento deste género é o
controlador que a máquina possui. O controlador permite controlar todas as funções da máquina,
desde inserir novas ferramentas no sistema, referenciar as peças, programar directamente em lista de
instruções ou mesmo consultar erros. Os controladores mais recentes permitem também programar
directamente, com recurso a softwares próprios, para que um operador com pouco ou nenhum
conhecimento de código G possa programar directamente as trajectórias que vão ser necessárias.
Pode-se desenhar a peça directamente sem qualquer recurso a programa de CAD e, tal como num
programa de CAM, ver as trajectórias que a máquina vai realizar. Além destas funcionalidades, o
controlador faz a gestão das ferramentas montadas no respectivo armazém. As ferramentas
disponíveis no centro de maquinagem vão determinar as geometrias possíveis de executar. Quanto
mais variado for o leque, maior a diversidade de operações permitidas.
Este capítulo começa por fazer uma breve descrição das principais características técnicas da
máquina. De seguida é apresentado todo o processo de instalação do equipamento no NOF do IST, o
qual consistiu nas seguintes fases: transporte do equipamento, preparação e verificação da máquina
ferramenta, configurações do controlo em rede, as etapas do arranque em funcionamento e a
selecção das ferramentas e dispositivos de fixação.
3.1. Principais Características Técnicas
A DMU 50 Eco é um centro de maquinagem da gama Ecoline da DMG, empresa
especializada em equipamentos de maquinagem. A principal característica da máquina que foi
escolhida para integrar o renovado NOF do IST é possuir 5 eixos móveis, dotando assim a máquina
de elevada flexibilidade. Dos 5 eixos, 3 são lineares (X, Y, Z) e 2 são rotativos (B, C). Os eixos
lineares são movidos pela árvore da máquina, enquanto os rotativos são efectuados pela mesa.
Tabela 3.1 – Principais características técnicas da DMU 50 Eco
Dimensões (com comando e pega)
Dimensões da mesa
Potência do equipamento
Capacidade do armazém de ferramentas
Velocidade de rotação
Velocidade de avanço
Peso máximo na mesa
16
Figura 3.1 – Visão Geral da DMU 50 Eco
Legenda da figura 3.1:
1. Spindle
2. Consola de comando
3. Armazém de ferramentas
4. Depósito de aparas
5. Base da máquina
6. Armário de distribuição eléctrica
7. Mesa da máquina
De notar que só é possível coordenar o movimento de 3 eixos em simultâneo. Os eixos B e C
servem meramente para posicionar o bruto de maquinagem e são de actuação lenta (hidráulicos).
Para consultar mais características técnicas do centro de maquinagem, como cursos de
deslocamento, potência e binário do motor ou dimensões máximas admissíveis das ferramentas, ver
anexo A.
Comando de Controlo Numérico
O comando de controlo numérico escolhido para equipar o centro de maquinagem DMU 50
Eco foi o SIEMENS Sinumerik 810D, que vem equipado com um ecrã de 15’’ TFT e software de
interface e programação integrada ShopMill.
O controlador SIEMENS Sinumerik 810D é caracterizado pela sua flexibilidade e polivalência,
permitindo ser configurado tanto pelo fabricante da máquina ou pelo próprio utilizador (de acordo com
as suas necessidades), dando a liberdade de se configurar um grande número de processos/ciclos de
maquinagem pré-concebidos pelo fabricante. Desta forma, este controlador tanto pode ser aplicado
da forma mais eficiente na produção de pequenas séries como em linhas de produção totalmente
automatizadas.
5
3 6
7
1
2 3
4
17
a) b)
Figura 3.2 – a) Painel de Controlo; b) Ecrã inicial do ShopMill
O ShopMill é um software desenvolvido pela SIEMENS para equipamentos CNC, que tem
como principal objectivo facilitar a utilização de centros de maquinagem de comando numérico,
através de uma interface gráfica mais simples e intuitiva. À semelhança do ShopMill, e baseado nos
mesmos princípios, existe também o ShopTurn, para sistemas de comando numérico de tornos CNC.
O ShopMill suporta os seguintes tipos de programação: programas em G-CODE gerados
externamente através de programas de CAD/CAM e importados através do ShopMill para o centro de
maquinagem; programção em G-CODE directamente no comando da máquina; e programas criados
no comando da máquina através dos ciclos pré-programados do ShopMill e da interface gráfica que
este dispõe, para efectuar as operações mais comuns em fresagem, como o facejamento, abertura
de caixa, contorneamento, furação e roscagem, entre outras. Para programar recorrendo à interface
gráfica do ShopMill não são necessários conhecimentos aprofundados de G-CODE, uma vez que a
interface é suficientemente intuitiva e permite ao utilizador elaborar um programa com várias etapas
de fresagem, obtendo peças relativamente simples com bastante facilidade.
O ShopMill também permite visualizar uma simulação do programa criado antes da sua
execução. Contudo, esta simulação está limitada às vistas em duas dimensões (2D), uma vez que o
controlador deste centro de maquinagem é o de entrada da gama Siemens. Sempre que se deseje
prever a geometria final, é necessário recorrer a um programa de CAD/CAM.
Através do controlador, o utilizador pode operar o centro de maquinagem e introduzir/editar
dados como as ferramentas presentes no Tool Magazine, por exemplo. O controlador permite
também carregar o programa, visualizar as coordenadas, alarmes, efectuar medições e ajustes
durante a preparação, entre outras opções.
18
a) b)
Figura 3.3 – a) Simulação 2D; b) Programação em ShopMill
3.2. Transporte
No âmbito do projecto do novo NOF do IST, a máquina chegou ao Técnico no dia 14 de
Fevereiro de 2012 O camião transportou-a até a uma área aberta próximo do NOF, tendo este sido
assegurado por uma empresa responsável pelo transporte. Este local foi escolhido porque apresenta
uma área livre com espaço suficiente para descarregar a máquina. Aquando da descarga, houve o
cuidado de proteger da humidade todo o equipamento, respeitar o peso de transporte e as marcações
que indicam os pontos de suspensão e o centro de gravidade.
Após a chegada, o engenheiro responsável pela recepção do equipamento inspeccionou
imediatamente a máquina, ainda enquanto esta se encontrava no camião, relativamente a possíveis
danos provocados pelo transporte. Certificou-se que tanto a máquina, como os acessórios, os
aparelhos e os dispositivos periféricos estavam em perfeitas condições.
Figura 3.4 – Verificação do equipamento após o transporte
19
A logística para transportar um equipamento deste género até ao local onde o mesmo será
instalado é morosa e exige alguns equipamentos adicionais, como uma grua ou um empilhador. Foi
necessário recorrer a uma grua para retirar o centro de maquinagem de cima do camião que o
transportou para o Campus da Alameda do IST, e a colocou num empilhador. De seguida, foram
retirados todos os plásticos de protecção, avaliou-se uma vez mais o estado geral e colocou-se, na
máquina, a unidade de controlo que vinha numa caixa à parte.
Depois de se encontrar em cima do empilhador, este transportou o equipamento até ao
portão do NOF o mais devagar possível, de forma a não danificar a máquina. Já dentro do NOF,
houve a necessidade de desmontar uma coluna de alimentação para facilitar o posicionamento da
máquina, ainda no empilhador, no local definido no projecto da oficina. Por fim, a máquina foi
colocada no local pretendido e retiraram-se os restantes acessórios de transporte (olhais, cintas e
correias). Da chegada do camião ao portão do NOF passaram 2 horas.
3.3. Preparação e verificação da máquina-ferramenta
A primeira instalação da máquina foi executada por um técnico autorizado pela empresa que
vendeu o equipamento. No entanto, o engenheiro responsável pela recepção da mesma tem de
fornecer as condições necessárias para que a instalação do equipamento se processe segundo o
aconselhado pelo fabricante: fornecer o transporte interno até ao local da instalação; acompanhar a
instalação da máquina no local onde a mesma ficará operacional; garantir que existe energia
eléctrica, água industrial, ar comprimido e telefone; a limpeza da máquina; disponibilizar os
lubrificantes refrigerantes necessários.
Após o transporte do centro de maquinagem até ao NOF, o técnico responsável começou a
executar os procedimentos de instalação. Em primeiro lugar, começou por estabelecer as ligações
eléctricas de alimentação trifásica da máquina. A mesa foi limpa com petróleo, de modo a que se
pudesse utilizar um nível de precisão para nivelar a máquina, regulando em altura os seus apoios.
De seguida, efectuou-se a ligação do sistema de ar comprimido, verificou-se tanto os eixos X,
Y e Z (executando fins de curso) como os B e C (rotação da mesa), alinhou-se o eixo Z da máquina
com um espigão e fez-se um teste de rotação ao spindle. Por fim, verificou-se os paralelismos e
comparou-se com os valores originais da máquina, registados durante o processo de controlo de
qualidade na fábrica, recorrendo a um comparador micrométrico. O técnico utilizou um comprimento
de referência para o alinhamento de 300 mm para ajustar os eixos X, Y e Z.
20
Figura 3.5 – Alinhamento do Eixo Z da Máquina
O processo de preparação e verificação do centro de maquinagem demorou
aproximadamente 2h30m.
3.4. Configurações do controlo em rede
Outro aspecto crucial aquando da implementação de um centro de maquinagem CNC numa
unidade industrial são as configurações de rede. Assim e após a instalação do equipamento, foi
necessário estabelecer uma ligação entre a máquina e o computador para transferência de dados.
Esta ligação permite enviar os ficheiros gerados pelo programa de CAM no computador para o
directório do controlador Sinumerik, onde posteriormente serão executados. Em qualquer unidade
industrial, onde existam inúmeras máquinas e computadores ligadas a uma mesma rede, é
recomendável esta esteja configurada num circuito fechado. No NOF, que está abrangido pela rede
wireless do Campus do IST, instalou-se um hub. Assim, caso falhe a internet no campus, continua a
ser possível trocar ficheiros entre computadores e máquinas.
O estilo de ligação escolhido para estabelecer a rede entre computador, hub e o controlador
Sinumerik da DMG DMU 50 Eco foi o Ethernet, a partir do protocolo de TCP/IP. Este protocolo
confere elevado desempenho na transferência de dados entre computadores e
controladores/computadores. Algumas das vantagens são as elevadas velocidades de comunicação
permitidas, aumento das distâncias entre as unidades em questão e melhor interligação entre os
diferentes elementos.
Para que se possa ter uma rede robusta e fiável em toda a instalação, é necessário recorrer a
cabos de elevada qualidade, que suportem grandes velocidades e quantidades de transferência de
dados. Os cabos Cat5 estão limitados a velocidades de 100 Mbit/s e largura de banda até 100 Mhz.
Por sua vez, os cabos Cat6, possibilitam velocidades acima de 1000 Mbit/s (de 1 Gbit/s até 10 Gbit/s)
e largura de banda até 250Mhz. A largura de banda é a medida da faixa de frequência que o sinal de
informação ocupa.
21
Figura 3.6 – Esquema da Rede do NOF
Tendo em conta a melhor performance dos cabos Cat6 relativamente aos comuns Cat5 a
nível de largura de banda, velocidade, perda de retorno, atenuação, NEXT (Near End Crosstalk),
ELFEXT (Equal Level Far End Crosstalk), relação sinal/ruído e isolamento às interferências externas,
os sistemas com instalações de rede a operar em Cat6 são mais estáveis e confiáveis. Atendendo às
vantagens dos Cat6, optou-se por fazer a ligação computador/máquina com estes cabos.
Existem dois tipos de cablagem: Cat6A e Cat6B. Uma vez que o aconselhado para redes
industriais e comerciais são as ligações dos terminais em 568B, e tendo em conta que a rede do IST
tem os terminais todos ligados também em 568B, adoptou-se esta solução para a oficina. No entanto,
revelou-se de extrema dificuldade encontrar os terminais que permitissem cravar estes cabos, uma
vez que não é comum utilizar os deste tipo para ligar dois aparelhos.
Figura 3.7 – Esquema da ligação dos terminais com Cat6B
Para configurar a transferência de ficheiros entre o computador e o controlador da máquina
(Portable Communication Unit, PCU20 da Siemens), ligados via protocolo Ethernet como referido
anteriormente, deve-se consultar o Anexo D (Configuração de transferência de ficheiros entre PCU20
e computador via ETHERNET).
22
3.5. Arranque em Funcionamento e Formação
Após a instalação, procedeu-se aos primeiros testes, enviando ficheiros “.NC” gerados em
programas de CAD/CAM para o controlador da máquina, a fim de verificar se as configurações de
rede estavam a funcionar devidamente. Além destes testes, fizeram-se inúmeras experiências em
modo de “operação manual” (JOG) com o objectivo de se ficar a conhecer quais os comandos da
máquina.
No entanto, hoje em dia, com o desenvolvimento da tecnologia, é fundamental estar a par das
mais recentes novidades e saber como tirar o máximo proveito das mesmas. Posto isto, e após a
instalação do equipamento CNC, seguiu-se um dia de formação técnica, prestada por um técnico
especializado e subcontratado pela empresa que vendeu a máquina. A formação foi dada com base
no triângulo “Material – Ferramentas – Programa”, que representa as três etapas fundamentais do
fabrico duma peça. Em cada uma das fases, abordou-se mais aprofundadamente os seguintes
tópicos:
Material: montagem e fixação, definição do ponto de referência e introdução de dados no
controlador relativamente à dimensão do stock;
Ferramentas: Descrição do tipo de ferramentas, medição das mesmas e introdução dos
dados tecnológicos no tool magazine do controlador;
Programa: arquivo, edição, teste/simulação e execução.
Figura 3.8 – Triângulo base da Organização de uma Obra
A formação focou-se na ideia base de uma boa organização de uma obra (Figura 3.8), que
abordou os 3 temas individualmente. Por fim, elaborou-se um programa exemplo em ShopMill com as
operações de maquinagem mais comuns, nomeadamente o facejamento, o contorneamento, a
abertura de caixa, a furação/roscagem e a manipulação dos eixos rotativos. O formador ensinou a
utilizar a simulação do programa que vai ser executado e, posteriormente, procedeu-se à sua
execução.
FERRAMENTAS MATERIAL
PROGRAMA
CONCRETIZAÇÃO
DE UMA
PEÇA
23
A Figura 3.9 apresenta a peça executada no final da formação, demonstrando algumas das
potencialidades da máquina.
Figura 3.9 – Peça maquinada na Formação
Com a formação, houve a possibilidade de tomar contacto mais aprofundado com a máquina
e conhecer quais as potencialidades/limitações da mesma. Após da formação, seguiram-se mais
ensaios para explorar todos os movimentos permitidos, programas e rotinas da máquina.
O passo seguinte consistiu na elaboração um manual de utilização rápida que se encontra no
Anexo D. Como os centros de maquinagem são todos diferentes entre si, este manual é de suma
importância para quem for operar com a máquina, uma vez que resume, em poucas etapas, os
passos básicos para operá-la sem ter de recorrer aos intermináveis manuais qua acompanham o
centro de maquinagem. Mesmo um operador experiente pode sentir a necessidade de rever algum
passo na preparação/programação. Por isso, este manual deve-se encontrar junto da máquina, em
local próprio para o efeito.
3.6. Selecção das ferramentas e dispositivos de fixação
No projecto de uma peça, a escolha das velocidades de corte e de avanço, a geometria das
ferramentas, os materiais das ferramentas e das peças a maquinar, os fluidos de corte e o tipo de
máquinas-ferramenta são aspectos que se têm de ter em consideração. Em qualquer obra, existem
três considerações básicas associadas a esta questão: em primeiro lugar, as condições de corte
escolhidas devem ser capazes de produzir peças que tenham as especificações exigidas quanto a
acabamento, forma e dimensão; em segundo, os prazos estipulados deverão ser cumpridos; e em
terceiro, as peças deverão ser produzidas com o menor custo possível. Assim, quer para produção a
pequena como para grande escala, a escolha do equipamento necessário para se conseguir as
especificações da encomenda é uma questão crucial, sendo que o maior problema será o de escolher
as condições de operação de modo a cumprir as exigências de qualidade pretendidas, com o menor
custo possível.
24
Figura 3.10 – Armazém de Ferramentas da DMU 50 Eco
De modo a tornar a máquina o mais versátil possível, é necessário escolher um conjunto de
ferramentas suficientemente vasto e variado para que se possa realizar o maior número possível de
geometrias. Assim, vão ser necessárias ferramentas de desbaste grosseiro, para abertura de rasgos
e cavidades, para fazer furos (inclusivamente roscados) e para acabamento.
Seguindo esta directriz, chegou-se à seguinte lista de ferramentas:
Posição Ferramenta Designação Corte
Op
eraç
ões
gen
éric
as
(in
tegr
ais)
1 Broca de centros BC_D2
2 Fresa de topo esférica FTE_D2 2
3 Broca helicoidal BH_D3 3,5
4 Fresa de topo plana FTP_D4 4
5 Macho M4 M_M4 4
6 Fresa de topo esférica FTE_D6 6
7 Broca helicoidal BH_D7 7
8 Fresa de topo plano FTP_D8 8
9 Macho M8 M_M8 8
Vazio 10
- -
De
sbas
te
(pas
tilh
as)
11 Ferramenta de pastilhas FPI_D63 63
12 Ferramenta de pastilhas FPR_D40 40
13 Ferramenta de pastilhas FPD_D40 40
14 Ferramenta de pastilhas FPR_D16 16
15 Ferramenta de pastilhas FPD_D16 16
Vazio 16
- -
Tabela 3.2 – Lista de Ferramentas da DMU 50 Eco
25
A primeira coluna representa a posição que a ferramenta ocupará no armazém de
ferramentas da máquina. Na segunda coluna encontra-se o tipo de ferramenta em questão. A terceira
coluna contém a designação atribuída a cada ferramenta. Todas as ferramentas têm uma designação
lógica para ser fácil a interpretação do operador quando selecciona as ferramentas para o trabalho a
realizar. A designação contempla as inicias de cada ferramenta bem como o diâmetro da mesma. A
designação teve de ter em conta também o programa de CAM escolhido. Alguns não permitem
designar nomes de ferramentas com espaços em branco entre os caracteres. Assim, optou-se por
colocar “_” em vez de espaços. Mesmo já existindo esta informação na coluna anterior, a quarta
coluna apresenta o diâmetro de corte da ferramenta. Isto porque, depois de construído o programa,
quer em programação directa na máquina, quer recorrendo a um programa de CAM, a designação da
ferramenta aparece nas linhas de código. Se a designação contiver o diâmetro da ferramenta, tal
ajuda a rever o programa enquanto se procura por hipotéticos erros na programação.
As ferramentas seguem uma lógica de organização. As ferramentas de operações genéricas,
por serem as mais utilizadas, encontram-se nas posições de 1 a 9. Assim, estando juntas, demora-se
menos tempo entre cada troca, evitando que a máquina percorra várias posições no armazém à
procura das ferramentas. Geralmente, as operações estão organizadas por tamanhos idênticos. De
forma a fazer a correspondência entre a dimensão da ferramenta e a posição do armazém, têm-se as
fresas de topo planas de diâmetro 4mm e 8mm nas posições 4 e 8, respectivamente. As brocas
helicoidais, por terem um diâmetro inferior às fresas de topo, encontram-se nas posições 3 e 7. Já os
machos M4 e M8 estão nas posições 5 e 9. Seguindo a mesma organização, as fresas de topo
esféricas de diâmetro 2mm e 6mm encontram-se nas posições 2 e 6, respectivamente.
As ferramentas de desbaste só costumam ser utilizadas no início do fabrico da peça. Desse
modo, encontram-se em posições mais afastadas da zona de troca de ferramentas.
Como uma das operações mais comuns é a furação, uma broca de centros é necessária para
obter precisão nos furos. Além disso, por ser pontiaguda e apresentar uma elevada longevidade,
poderá ser utilizada como referência para obter o ponto zero da peça (referenciar).
As fresas de topo esféricas são utilizadas em inúmeras geometrias uma vez que são
extremamente versáteis, podendo ser utlizadas em operações de desbaste ou de acabamento.
As brocas helicoidais servem para fazer furos, tanto os simples como os de precisão,
tornando-se assim indispensáveis em qualquer centro de maquinagem.
As fresas de topo plano são as ferramentas mais utilizadas. Servem para abrir caixas, fazer
cotorneamentos, facejamentos, abrir ranhuras, fazer furos (se tiverem corte ao centro) ou fazer
rampas.
Um vez que um dos objectivos desta máquina é fazer furos roscados, é necessário existirem
machos de modo a abrir a rosca do furo. Assim, foram escolhidas duas dimensões standard para
furos (M4 e M8).
Para desbaste, são necessárias ferramentas de pastilhas. Como a matéria-prima exige
sempre uma operação de desbaste prévia, existem cinco diferentes tipos. A ferramenta de pastilhas
com ângulo de posição a 450 é a mais comum para uma utilização genérica, uma vez que é mais
robusta nesta configuração, possui baixas vibrações e remove a apara com maior facilidade. A que
26
possui as pastilhas de corte com um ângulo de posição de 900 é utilizada em casos em que se tem
uma parede fina ou quando se pretende fresar encaixes de geometria recta. A terceira ferramenta
deste lote possui pastilhas redondas. Devido à sua geometria mais robusta, estas são as mais
indicadas para desbaste pesado.
Depois de definido o conjunto de ferramentas que serão mais usualmente utilizadas, sobram
duas posições livres no armazém. Estas posições serão preenchidas conforme a necessidade do
momento. A posição número 10, aquela que está mais acessível ao operador, está disponível para
ferramentas com uma frequência média de utilização. Deste conjunto de ferramentas fazem parte
uma ferramenta de referência, um escareador de diâmetro 10mm, uma bucha de aperto rápido e
duas micro-ferramentas de 0,6mm e 1mm.
A última posição livre no armazém (posição número 16) fica disponível para ferramentas com
uma frequência de utilização mais reduzida ou, por defeito, para a ferramenta de referência. Para
esta posição está prevista uma fresa de topo esférica e uma plana (ambas de 16mm de diâmetro),
duas micro-ferramentas de diâmetro 1mm e 2mm e um escareador com 15mm de diâmetro.
Para eliminar o número de variáveis que podem influenciar o acabamento final da peça, a
utilização de um fluido de corte foi eliminado.
Os cones escolhidos para integrarem o centro de maquinagem englobam os três tipos
descritos no capítulo 2. Os preferidos para instalar no centro de maquinagem são os de fixação
térmica porque, como referido no mesmo capítulo, são aqueles que apresentam as melhores
características. No entanto, são aqueles que apresentam um investimento inicial mais elevado:
apesar de cada cone custar somente, em média, 100€, a máquina indutora (manual de utilização no
Anexo B) obrigou a um investimento de 5000€. Por este motivo, e como a disponibilidade de verbas é
limitada, o NOF só possui, ainda, 7 cones térmicos. No entanto, a médio/longo prazo, o investimento
é compensado, uma vez que cada cone mecânico custa mais 100% que um térmico equivalente,
enquanto nos hidráulicos esse valor sobe para 200% à unidade.
27
4. Desenvolvimento Teórico
Após preparar a geometria no programa de CAD/CAM, é necessário enviar um ficheiro
contendo as trajectórias de maquinagem para o controlador da máquina. Esta interface, como referida
anteriormente, designa-se por Pós-Processador. Como existem inúmeros controladores de diferentes
marcas e um sem número de programas CAD/CAM, é necessário desenvolver Pós-Processadores
específicos para cada conjunto controlador-software.
No entanto, em primeiro lugar foi necessário estudar o funcionamento do controlador Siemens
Sinumerik 810D. Como referido no capítulo 3, este possui um vasto leque de ciclos de maquinagem
pré-definidos, ajudando a tornar cada Pós-Processador mais eficiente e os ficheiros por ele gerados
mais compactos e bem estruturados. Estes permitem reduzir de forma significativa do número de
linhas necessárias para uma mesma operação.
a) b)
Figura 4.1 – a) Ciclo em Código G optimizado; b) Código G sem Ciclo
Perante a variedade de programas de CAD/CAM comerciais que existem no mercado, foi
preciso fazer uma selecção daqueles que, à partida, seriam os mais indicados. Para programa de
CAD decidiu-se que a escolha acertada seria utilizar o SolidWorks, uma vez que este é um programa
amplamente difundido no mercado e aquele com que os alunos de Engenharia Mecânica mais estão
habituados a lidar. Como estes softwares são mais intuitivos, normalmente as peças são desenhadas
primeiro num programa de CAD e só depois se importa o modelo para o programa de CAD/CAM.
A escolha do programa de CAD/CAM é bastante mais complicada. Não só é necessário
conhecer quais as rotinas/limitações do controlador da máquina e as potencialidades/funções do
programa de CAD/CAM, como é preciso desenvolver um Pós-Processador compatível com o centro
de maquinagem. Esta é uma tarefa que se havia de revelar de extrema dificuldade, pois tem que se
conhecer em pormenor as rotinas de programação que estão na base do programa de CAM
28
De modo a saber qual se adequaria mais ao controlador da máquina, optou-se por testar 3
diferentes programas: o MasterCam, o SolidCam e o NXCam. Todos possuem um pacote integrado
de software de CAD/CAM que permite criar geometrias, representar o aspecto final da peça
maquinada e gerar trajectórias de maquinagem e os respectivos códigos de comando numérico, pelo
pós-processamento das trajectórias de maquinagem.
Porque os três programas são muito diferentes entre si, e para se ter uma base de
comparação, foi despendido sensivelmente o mesmo tempo com cada um dos programas só na
modelação CAD/CAM. Quanto ao desenvolvimento de Pós-Processadors, como explicarei mais
adiante, o tempo despendido no desenvolvimento de cada um não foi o mesmo.
4.1. Mastercam
4.1.1. CAD/CAM
O MasterCam foi um dos primeiros programas de CAM a ser introduzido no mercado e ainda
é, hoje em dia, um dos softwares mais utilizados na indústria. Além do mais, tem a vantagem de ser o
programa de CAD/CAM que é utilizado nos laboratórios de Tecnologia Mecânica do IST.
Figura 4.2 – Visão geral do MasterCam X5
29
A versão escolhida deste programa foi a “X5”, a penúltima versão disponível no mercado. No
entanto, este facto não o impede de ter uma interface um pouco datada e menos intuitiva para quem
começa a trabalhar com o mesmo. Este programa tem a particularidade de trabalhar
preferencialmente sobre superfícies em vez de sólidos, tornando o programa mais leve. Assim, cada
vez que se importa um modelo gerado noutro programa de CAD (SolidWorks, por exemplo), é
necessário que estas sejam exportadas num formato composto só por superfícies, tipo IGES, ou criar
novas identidades. No entanto, o MasterCam continua a ser extremamente completo na biblioteca de
operações de que dispõe.
4.1.2. Pós-Processador
Já referido no subcapítulo anterior, este é o programa utilizado no Laboratório de Tecnologia
Mecânica. Como aí existe uma fresadora de 3 eixos com controlo Sinumerik, foi fácil obter o Pós-
Processador dessa máquina e testar no novo centro de maquinagem do NOF. Este é composto por
um ficheiro com extensão “.PST”, onde estão gravadas as rotinas de programação, e é editável
recorrendo a um comum processador de texto.
Como esperado, o ficheiro “.NC”, contendo a informação relativa às trajectórias de
maquinagem que este Pós-Processador gerou, não precisou de grandes alterações para funcionar na
máquina em estudo, uma vez qua ambos os controladores baseiam as suas rotinas na mesma
estrutura de código G:
Foi preciso alterar manualmente no ficheiro “ .NC” o nome das ferramentas, da seguinte
forma: T=”T1” por T=”FPR_D40”, por exemplo.
Os ciclos pré-programados de Sinumerik também não estavam definidos neste Pós-
Processador. Assim, para optimizar as operações de furação, foi necessário escrever
manualmente as variáveis do ciclo no próprio ficheiro “.NC”.
De realçar também o facto de este Pós-Processador não funcionar a 5 eixos. Aliado ao facto
de se querer implementar um programa de CAD/CAM nas oficinas do NOF diferente daquele que se
tem nos laboratórios de Tecnologia Mecânica, levou a que se opta-se por uma alternativa. Para tal,
desenvolveram-se outros Pós-Processadores, baseados em diferentes softwares, que vão ser
apresentados nos próximos subcapítulos.
30
4.2. SolidCAM
4.2.1. CAD/CAM
O SolidCam foi o programa de CAD/CAM idealizado desde início para a estação de
CAD/CAM do NOF. Tratando-se de um programa baseado no SolidWorks, o SolidCam funciona
como um plug-in do software de CAD. A versão instalada é a 2011.
Pelo facto de se tratar duma solução integrada no próprio SolidWorks, existem muitas
vantagens: simples de aprender a trabalhar; intuitivo, com menus melhor organizados; e simples de
usar.
Figura 4.3 – Visão geral do SolidCam 2011
Ao contrário do MasterCam, este programa trabalha com base em geometrias sólidas. Por ser
um programa bem mais recente no mercado, é muito mais gráfico e apelativo. Relativamente à
biblioteca de operações disponíveis, esta é muito semelhante à do MasterCam.
Outra característica relevante do SolidCam é a possibilidade de podermos integrar, em 3
dimensões, o próprio centro de maquinagem. Para tal, é necessário ter modelado em CAD a
máquina. Não só torna a simulação mais realista, como também torna mais fácil a detecção de
colisões imprevistas.
31
4.2.2. Pós-Processador
A acompanhar este programa, vem uma lista de diferentes pós-processadores genéricos para
diferentes controladores: Sinumerik, Fanuc, Haas ou Fadal. No entanto, nenhum deles foi
desenvolvido com o propósito de ser posto em utilização industrial, funcionando meramente como
auxiliares à educação. Assim, o desafio consistiu em pegar no Pós-Processador genérico para
Sinumerik e adaptá-lo ao centro de maquinagem do NOF.
Os Pós-Processadores para SolidCam são constituídos por três ficheiros: “.vmid”, “.PRP” e
“.GPP”.
O de extensão “.vmid”, onde são definidas as características do centro de maquinagem. Este
ficheiro é alterado numa interface gráfica própria do SolidCam (Machine ID Editor) onde é necessário
introduzir os mais diversos parâmetros da máquina, como quais os eixos rotativos, onde acontece a
rotação, as velocidades máximas de avanço e de rotação do spindle ou os máximos deslocamentos
de cada eixo.
Figura 4.4 – Interface do “Machine ID Editor”
O segundo tipo de ficheiro constituinte do Pós-Processador é o de extensão “.PRP”. Este
ficheiro é editável como um normal “.txt” e complementa o ficheiro anterior. Aqui é preciso definir
novamente as características mecânicas do centro de maquinagem e introduzir os parâmetros do
controlador. Como referido, este Pós-Processador era genérico para SINUMERIK, o que significa que
já incluía a maioria dos ciclos de furação pré-programados. No entanto, os parâmetros destes
estavam incompletos e escritos em alemão (abreviado), dificultando a definição das estratégias de
maquinagem no SolidCam. Foi preciso recorrer aos manuais de SINUMERIK e reescrever os
parâmetros de forma correcta.
32
Figura 4.5 – Alguns parâmetros de Ciclos traduzidos
Foi também neste ficheiro que se alterou qual a extensão do ficheiro que é enviado para o
controlador da máquina (“.MPF”), que se trata de uma máquina com 5 eixos móveis, as
características dos mesmos, qual o plano base da máquina (XY), quais os planos segundo os quais
se dá a rotação da mesa da máquina (ZX e XY), entre outros.
Por fim, o último ficheiro que constitui o Pós-Processador do SolidCam apresenta a extensão
“.GPP”. Aqui é onde estão descritas as rotinas de programação, lendo os “inputs” do sistema
CAD/CAM e enviando os “outputs” para a máquina. Por ser um Pós-Processador genérico para
SINUMERIK, este funcionou praticamente sem alterações numa simples maquinação a 3 eixos. O
grande desafio foi tentar pô-lo a funcionar a 5 eixos.
Para tal, foi necessário perceber quais as variáveis que o programa reconhecia como sendo
de rotação de eixos, declará-las no início do ficheiro e chamá-las aquando do posicionamento da
mesa e das ferramentas. Após cerca de um mês em torno deste problema, conseguiu-se por a mesa
a rodar. No entanto, o resultado final acabou por não ser o esperado. O Pós-Processador consegue
debitar as coordenadas de rotação (A, B ou C), mas não as requeridas pela máquina.
A DMU 50 Eco é uma máquina que, como referido, roda na mesa da máquina os eixos B e C.
Supondo que se quer, por exemplo, rodar 45o o eixo A, é necessário fazer uma transformada de
coordenadas e rodar os eixos C 90o e B 45
o de modo a obter a inclinação pretendida em A. Como o
Pós-Processador só debitava o valor de rotação em A, sempre que aparecia uma coordenada de
rotação nesse eixo, a máquina interrompia o processo e dava erro, não reconhecendo a variável.
Figura 4.6 – Erro de rotação do Eixo A
Como este problema se revelou irresolúvel, decidiu-se encontrar uma alternativa. O Pós-
Processador de SolidCam para funcionamento a 3 eixos ficou perfeitamente funcional, com a
generalidade dos ciclos corrigidos e testados. No entanto, como o objectivo era desenvolver um Pós-
Processador que permitisse tirar proveito das totais capacidades da máquina, decidiu-se por
encontrar uma alternativa.
Nos Anexos E e F é possível encontrar os ficheiros “.GPP” e “.PRP”, respectivamente,
desenvolvidos e com as correcções efectuadas assinaladas.
33
4.3. NXCam
4.3.1. CAD/CAM
O terceiro programa de CAD/CAM estudado foi o NXCam, versão 8.0. Este programa, cuja
versão 1.0 saiu no ano de 2002, foi escolhido por se encontrar em franca expansão no mercado e por
pertencer à mesma empresa do controlador da máquina, a Siemens. Apesar de não ser uma solução
integrada como o SolidCam, este software também tem as suas virtudes: interface simples, gráfica e
intuitiva; vasta biblioteca de operações e estratégias de maquinagem; possibilidade de ter integrada a
simulação 3D da máquina, para verificação de colisões entre os diferentes elementos; grande
biblioteca de ajuda online, que redirecciona directamente para o site da Siemens, com exemplos e
vídeos explicando cada operação.
Figura 4.7 – Visão geral do NXCam 8.0
Apesar de não ser o programa mais utilizado na indústria, o NXCam começa a ganhar maior
relevo. Não só por ser tão capaz como o MasterCam, mas também porque é muito mais fácil de
desenvolver novos Pós-Processadores, como descrito no capítulo 4.3.2..
4.3.2. Pós-Processador
Tal como o SolidCam, a acompanhar o NXCam vêm uma série de Pós-Processadores
genéricos de índole educacional. Um desses ficheiros é dedicado ao Sinumerik 810/840D, mas
apenas para 3 eixos lineares. Assim, mais uma vez foi necessário estudar a fundo a estrutura deste
Pós-Processador e adaptá-lo à máquina.
34
A grande vantagem do Pós-Processador para NXCam, quando comparado com os
programas anteriores, é a facilidade de edição do mesmo. O NXCam inclui um software chamado
Post Builder que se revelou ser uma ferramenta extremamente útil, prática e eficiente para criar ou
ajustar Pós-Processadores.
Figura 4.8 – Visão geral do Post Builder
Como se pode observar na figura 4.8, a estrutura do Pós-Processador está organizada por
blocos e o Post Builder apresenta uma interface gráfica com cinco separadores para gerir todas as
definições: o primeiro refere-se à definição das características da máquina; o segundo à estrutura do
programa e trajectórias de maquinagem, numa organização muito semelhante à de um fluxograma; o
terceiro contém alguns dos ciclos mais habituais de programação que se pode incluir no Pós-
Processador; o quarto separador controla as definições de saída para o controlador da máquina; e o
último permite criar uma máquina virtual a inserir na simulação do próprio NXCam. Esta interface
torna a criação/alteração dum Pós-Processador muito mais fácil que para os programas de CAD/CAM
analisados anteriormente.
Como referido anteriormente, este Pós-Processador destinava-se a uma máquina de apenas
3 eixos móveis. Uma vez mais, o objectivo passou por colocar este Pós-Processador de 3 eixos a
debitar a informação necessária para gerar trajectórias com 5 eixos.
Começou-se pelo primeiro separador, onde foram declaradas algumas características físicas
da máquina: os cursos de deslocamento dos eixos, a machine home position (posição de segurança
do spindle da máquina), o valor de velocidade máxima de avanço e a configuração da mesa/eixos
rotativos.
35
Figura 4.9 – Definição das características físicas do Centro de Maquinagem
Por forma a definir os ciclos de rotação, foi necessário recorrer a dois ciclos existentes na
biblioteca de funções do Post Builder. O primeiro ciclo, designado ORIRESET, permite declarar as
variáveis de rotação dos eixos, activando o quarto e o quinto eixo (B e C, respectivamente).
Figura 4.10 – Ciclo ORIRESET para iniciação dos Eixos B e C de rotação
Após este passo, seguiram-se os primeiros testes de rotação da mesa. Como se sabe, cada
vez que se pretende maquinar uma peça, é necessário definir um ponto de referência nesta
relativamente à máquina. Porém, cada vez que a peça roda, o ponto de referência definido
inicialmente tem de fazer um movimento de translação no espaço para acompanhar o movimento de
rotação da peça. No entanto, e após estes testes, tal não aconteceu, e o ponto de referência não se
movimentou como pretendido.
De forma a resolver este problema, foi necessário recorrer, uma vez mais, aos manuais de
Sinumerik. A solução foi declarar um segundo ciclo de rotação, o CYCLE800. Este faz com que o
ponto zero (ou de referência) da peça de trabalho, e as correcções da ferramenta, sejam convertidos
em novas coordenadas, levando em consideração a sequência cinemática da máquina na superfície
inclinada quando são reposicionados os eixos rotativos.
36
Figura 4.11 – CYCLE800 para definição de variáveis de rotação
Os novos ciclos de rotação foram assim inicializados na mesma zona onde se definem os
movimentos lineares (X, Y e Z) em G00 (movimento rápido de colocação), tal como é visível na Figura
4.12.
Figura 4.12 – Inicialização dos ciclos de rotação
Como existe sempre a possibilidade de colisões entre as ferramentas e a mesa da máquina
quando há rotação desta, incluiu-se uma posição de segurança. Este ciclo de posicionamento, pré-
existente na biblioteca do Post Builder e designado por SUPA, leva sempre a ferramenta ao machine
home position de cada vez que existe uma nova operação de maquinagem.
Resta referir que o Pós-Processador para NXCam também é constituído por 3 ficheiros: um
com extensão “.def”, onde estão definidas as variáveis do programa; um ficheiro ”.pui”, onde estão
contidas as rotinas de programação; e um ficheiro “.tcl”, para enviar os comandos gerados no Post
Builder para o ficheiro “.pui”. Nenhum dos três é editado pelo utilizador recorrendo a um vulgar
processador de texto, como acontece na generalidade dos Pós-Processadores, uma vez que são
gerados automaticamente pelo Post Builder. Para melhor compreensão sobre como criar um Pós
Processador para NXCam, consultar o Anexo G.
37
5. Desenvolvimento Experimental
De forma a validar os diferentes Pós-Processadores desenvolvidos, foi necessário idealizar
um caso de estudo adequado ao desenvolvimento teórico efectuado previamente. Para tal é
necessário acautelar os dispositivos de fixação do material e preparar um bruto de maquinagem
adequado à geometria de estudo.
5.1. Fabrico de dispositivo de fixação
Antes de arrancar com os testes na máquina, e porque é sempre um dispositivo de fixação
extremamente útil, prático e barato, fabricou-se uma mesa sacrificial em alumínio. Utilizou-se um
bloco em alumínio, cortou-se com um serrote mecânico à dimensão pretendida e recorreu-se a uma
fresadora convencional para lhe abrir os rasgos que permitem fixar à mesa da máquina. Pelo facto de
o alumínio ser num material macio, caso haja uma colisão da ferramenta com este sistema de
fixação, nem a ferramenta nem a mesa da máquina são danificadas. Este dispositivo de fixação utiliza
o cianocrilato para fixar o bruto de maquinagem e é extremamente útil quando se pretende maquinar
uma peça até bem perto da base da mesma.
a) b)
Figura 5.1 - a) Fabrico da Mesa Sacrificial; b) Dispositivo de fixação montado na mesa da máquina
A mesa sacrificial foi o dispositivo de fixação escolhido para realizar os primeiros testes no
centro de maquinagem. Esta foi fixa à mesa com um conjunto de 4 porcas para ranhuras em T, 4
tirantes roscados, 4 porcas sextavadas e 4 anilhas.
38
5.2. Preparação dos casos de estudo
De forma a validar o trabalho desenvolvido nos Pós-Processadores para SolidCam e NXCam,
e atestar a qualidade do programa de CAM incluído no controlador da máquina, desenhou-se uma
peça que englobasse as geometrias mais frequentemente usadas em maquinagem: facejamento,
contorneamento, abertura de caixa, furação, abertura de rosca. Para atestar as capacidades da
máquina, foram também idealizadas duas operações com planos inclinados: uma de facejamento e
outra de furação.
Utilizando-se as mesmas estratégias e condições de corte, pretendeu-se não só analisar a
qualidade e geometria final das peças maquinadas, recorrendo a diferentes Pós-Processadores,
como também quantificar o tempo necessário para programar as trajectórias de maquinagem nos
diferentes programas de CAD/CAM, bem como contabilizar o tempo efectivamente necessário para
maquinar a peça.
O bruto de maquinagem, bem como as suas dimensões, encontram-se na figura abaixo
(Figura 5.2).
a) b)
Figura 5.2 - Dimensões do bruto de maquinagem; b) Bruto de maquinagem
A geometria projectada para o caso de estudo é aquela que se pode observar na Figura 5.3.
O desenho técnico do caso de estudo encontra-se no Anexo C.
Figura 5.3 – Geometria do caso de estudo
39
Figura 5.4 – Sequência das operações do caso de estudo
Por ser um material comum em diversas aplicações de engenharia, muito versátil, macio e,
consequentemente, fácil de maquinar, optou-se por utilizar o Alumínio para realizar estes casos de
estudo. As ligas de alumínio oferecem muitas vantagens na maquinagem: altas velocidades de corte,
baixas forças de corte, desgaste mínimo das ferramentas e temperaturas de maquinagem
relativamente baixas.
Como tal, teve-se em conta as características mecânicas do mesmo na definição das
velocidades de maquinagem.
Operação Ferramenta Rotação
(rpm) Avanço
(mm/min) Stepdown
(mm)
Facejamento Fresa topo plano D16 2000 1000 1
Contorneamento Fresa topo plano D16 2500 1000 1
Caixa Fresa topo plano D16 1000 500 0.5
Furação BH_D7 1000 100 1
Rosca M_M8 100 100 2
Facej. inclinado Fresa topo plano D16 2000 1000 1
(SolidCam = 0,2)
Furo 90o BH_D7 1000 100 1
Tabela 5.1 – Valores tecnológicos da fresagem
1. Facejamento
3. Caixa
5. Furação - 6. Rosca
2. Contorneamento
4. Facejamento Incl.
7. Furação 90o
40
Na Tabela 5.1, pode-se consultar as velocidades de avanço, as velocidades de rotação da
ferramenta e o stepdown em cada passagem nas operações enumeradas anteriormente. Os valores
tecnológicos foram mantidos constantes para os diferentes programas, à excepção do valor de
stepdown na operação de facejamento inclinado, quando se utiliza o SolidCam. Como não é possível
inclinar a mesa para mover a peça, em vez de se fazer um facejamento para criar a superfície a 15º,
fez-se um contorneamento com um valor de stepdown mais baixo.
De notar que foi necessário recorrer a uma fresa de topo plano com diâmetro de 16mm com
corte ao centro, que não consta da lista de ferramentas, uma vez que as fresas de pastilhas
normalmente usadas nas operações de desbaste não tinham altura suficiente para maquinar o bruto.
Para a realização dos ensaios, utilizou-se a mesa sacrificial criada e fixou-se o bruto de
maquinagem à mesma mediante a aplicação de cianocrilato.
41
00:00
02:00
04:00
06:00
08:00
10:00
12:00
14:00
16:00
18:00
20:00
NXCam
SolidCam
ShopMill
MasterCam
6. Resultados e Discussão
Após o desenvolvimento teórico e experimental, foi necessário comparar o desempenho das
quatro tecnologias de CAM no caso de estudo, de forma a saber qual das três é a mais indicada para
implementar no NOF. Como indicado no capítulo 5, foram comparados não só os tempos de
maquinagem de cada peça e a geometria final de cada uma, como também os tempos que é
necessário despender para programar as trajectórias de maquinagem em cada um dos programas.
A Tabela 6.1 apresenta o tempo despendido na programação das trajectórias de CAM.
Apesar de não ter sido desenvolvido um Pós-Processador para MasterCam dedicado à máquina,
achou-se oportuno registar, também, o tempo necessário à programação das trajectórias de
maquinagem do mesmo.
Além do tempo necessário à programação de cada uma das operações, foi adicionada uma
variável denominada “Preparação”, onde é contabilizado o tempo que se demora a definir alguns
parâmetros no programa, como as dimensões do bruto de maquinagem ou a localização do “zero” da
peça.
NXCam SolidCam MasterCam ShopMill
Preparação 00:55 00:35 01:35 01:05
Facejamento 01:30 00:55 01:05 00:35
Contorneamento 02:00 01:05 00:55 01:10
Caixa 01:40 01:10 01:10 01:25
Furação 02:05 00:40 00:40 01:10
Rosca 01:10 00:45 00:45 00:30
Facej. inclinado 01:45 01:10 02:30 20:35
Furo 90o 01:45 00:55 02:35 02:05
Total (mm:ss) 12:50 07:15 11:15 28:35
Tabela 6.1 – Tempo de programação do CAM do caso de estudo
Figura 6.1 – Gráfico dos tempos de programação do CAM do caso de estudo
42
Como é fácil de observar, os tempos de programação diferem só alguns minutos nos três
primeiros casos. Quando se pretende fazer a mesma geometria utilizando o ShopMill, esse tempo
chega a quadriplicar. Se for necessário rodar os ângulos da mesa, o tempo de programação dessa
mesma operação aumenta uma ordem de grandeza. Sempre que a geometria obriga à rotação de um
dos ângulos, o utilizador é forçado a indicar quais os pontos de referência antes da rotação, qual o
valor (em graus) da rotação e qual o ponto zero após a rotação. Isto obriga que o desenho técnico
exista mais informação do que aquela que seria necessária e incumbe o utilizador a fazer
manualmente os cálculos necessários dos novos pontos de referência.
A operação de preparação do programa é uma das mais simples de programar, e por isso
mesmo, uma das que levou menos tempo. Mesmo assim, o MasterCam é o programa onde esta
operação demora mais tempo. Tal deve-se ao facto de este ser o único software em que é preciso
programar trajectórias de maquinagem em superfícies, obrigando a criá-las a partir do desenho 3D.
O tempo despendido a programar individualmente cada uma das restantes operações não
difere muito entre os diferentes programas. No entanto, quando se faz o somatório desses mesmos
tempos, vê-se que o SolidCam consegue ser quatro minutos mais rápido que o MasterCam e quase
seis que o NXCam.
Esta diferença explica-se pelo facto de, como referido no capítulo 5, o SolidCam apresentar
uma interface muito simples e organizada. O MasterCam, apesar de ter uma interface menos amiga
do utilizador, consegue ser um pouco mais rápido a programar este caso de estudo que o NXCam.
Este, apesar de ser de fácil utilização, obriga a realizar várias etapas de confirmação em cada
operação até à geração da trajectória pretendida.
Depois de gerados os ficheiros de CAM, estes foram enviados para a máquina a fim de
executar a mesma geometria, recorrendo a diferentes programas. Como referido no capítulo 4, o Pós-
Processador para MasterCam não foi desenvolvido. Logo, a geometria do caso de estudo não foi
executada recorrendo a este software.
Os tempos de execução de cada uma das peças surgem na Tabela 6.2.
NXCam SolidCam ShopMill
Facejamento 04:50 04:40 05:05
Contorneamento 03:00 03:05 03:10
Caixa 02:45 02:35 04:30
Furação 00:20 00:20 00:35
Rosca 00:25 00:20 00:55
Facej. inclinado 02:15 06:45 03:05
Furo 90o 00:30 ------ 01:05
Total (mm:ss) 14:05 17:45 18:25
Tabela 6.2 – Tempo de execução do caso de estudo
43
00:00
01:00
02:00
03:00
04:00
05:00
06:00
07:00
NXCam
SolidCam
ShopMill
Figura 6.2 – Gráfico dos tempos de execução do caso de estudo
Uma vez que os valores tecnológicos referentes às operações de fresagem são os mesmos,
era de esperar que os tempos de execução fossem aproximados. No entanto, os valores chegam a
divergir 30%.
As diferenças verificadas devem-se, fundamentalmente, à forma e velocidade de como se faz
a aproximação da ferramenta à peça (movimentos rápidos em G00). Tanto o NXCam como o
SolidCam permitem afinar estas estratégias, enquanto o ShopMill apenas possibilita configurar os
movimentos em que se está efectivamente a remover material. É por este motivo que o NXCam
consegue ser quatro minutos mais rápido que o ShopMill a executar as mesmas operações.
Como referido anteriormente, o Pós-Processador para SolidCam funciona só para operações
que utilizem somente os três eixos lineares. Por isso, não foi possível executar o furo a 90o. O
facejamento inclinado é possível de se fazer, mas recorrendo a uma estratégia diferente, como
referido no capítulo 5. Uma vez que o valor de stepdown é 5 vezes menor que nos outros dois casos,
o tempo necessário para efectuar esta operação é consideravelmente superior.
Mas mais importante que o tempo necessário para efectuar cada uma das peças, é avaliar se
as mesmas cumprem as condições de projecto, nomeadamente em termos de geometria e
acabamento. As Figuras 6.3, 6.4 e 6.5 ilustram o resultado final em NXCam, SolidCam e ShopMill,
respectivamente.
44
a) b)
Figura 6.3 - Geometria Maquinada com NXCam:
a) Visão geral; b) Pormenor de acabamento
a) b)
Figura 6.4 - Geometria Maquinada com SolidCam
a) Visão geral; b) Pormenor de acabamento
a) b)
Figura 6.5 - Geometria Maquinada com ShopMill
a) Visão geral; b) Pormenor de acabamento
45
Como as figuras ilustram, tanto o acabamento final como a geometria das peças apresentam
resultados diversos, mesmo tendo sido usados os mesmos parâmetros tecnológicos.
A única peça que apresenta a mesma geometria que o caso de estudo é aquela que foi
gerada recorrendo ao NXCam.
A peça que foi feita utilizando o SolidCam, apesar de ter bons acabamentos e precisão
dimensional, não cumpriria os requisitos de projecto: por ser um Pós-Processador de 3 eixos, a
furação a 90o não existe, por ser impossível de se realizar num único aperto; e a rampa da operação
“facejamento inclinado” tem um formato de escada. Este efeito poderia ter sido atenuado recorrendo
a uma ferramenta diferente (uma de ponta esférica, por exemplo) ou baixando o valor de stepdown, o
que aumentaria ainda mais o tempo de maquinagem. No entanto, nenhuma das soluções resultaria
tão bem como utilizando um Pós-Processador de 5 eixos.
Por fim, a peça realizada em ShopMill. À excepção do facejamento inclinado, todas as
operações têm a geometria requerida no projecto. Como referido, é extremamente complicado e
moroso calcular novos pontos de referência e ângulos de rotação sempre que existe necessidade de
rodar a mesa para satisfazer as necessidades da geometria (consultar o Anexo D para descrição do
cálculo). Os cálculos dos valores de rotação dos eixos resultaram como previsto. No entanto, a
geometria não resultou como previsto, apresentando defeitos evidentes na Figura 6.5 b). Tal foi
resultado dum cálculo desviado do ponto de referência antes e depois da rotação. Além este defeito,
o acabamento superficial da mesma operação também não está de acordo com o pretendido. Tal
deveu-se a um erro na introdução dos parâmetros de velocidade de avanço.
46
47
7. Conclusões e Trabalho Futuro
A presente tese apresentou as diferentes etapas na implementação de um centro de
maquinagem CNC numa oficina, demonstrando que nenhuma etapa do processo de instalação pode
ser negligenciada. Desde o transporte, passando pela formação técnica, as configurações de rede, ao
arranque em funcionamento e selecção das ferramentas e dispositivos de fixação, até à escolha do
melhor programa de CAD/CAM, todos os estágios são importantes.
A criação/edição de Pós-Processadores revelou ser a etapa mais desafiadora da
implementação do centro de maquinagem no NOF. Obriga a conhecer aprofundadamente o programa
de CAD/CAM, as rotinas e ciclos pré-programados da máquina e o estilo de programação de cada
Pós-Processador.
O Pós-Processador que mostrou ser o mais acessível para o seu desenvolvimento, e mais
indicado para explorar as potencialidades da máquina, é o de NXCam. O facto de ter um software
próprio para a construção do mesmo, com um estilo de programação por objectos, torna mais simples
e intuitivo o processo de criação/edição dum Pós-Processador. Além disso, este já vem preparado
para os controladores que são do mesmo fabricante.
Entre os três programas de CAD/CAM, o critério de escolha não recai no tempo necessário
para a programação das trajectórias de maquinagem. Especialmente numa oficina como o NOF, em
que o tempo de programação e execução não é tão determinante como a qualidade dos produtos
produzidos.
Relativamente à precisão geométrica das peças efectuadas no centro de maquinagem, para
casos simples que necessitem de apenas três eixos, o NXCam, o SoliCam e ShopMill equivalem-se.
Contudo, quando se complicam as geometrias, o caso muda de figura. Para geometrias mais
complexas, mesmo a três eixos, o ShopMill, mesmo sendo uma programação directa já muito mais
avançada, começa a revelar as suas limitações, uma vez que que a dificuldade de programação
aumenta com número de eixos necessários para executar a geometria, como foi o verificado no caso
de estudo apresentado no capítulo 6. Pode-se concluir que o ShopMill é óptimo para realizar
operações que necessitem somente de maquinagem a três eixos, ou a cinco para geometrias muito
simples.
Como seria de esperar, para geometrias mais complexas, que exigem a rotação de eixos, o
recurso a programas de CAD/CAM (programação indirecta) é indispensável, não só permitem mais
flexibilidade na programação das trajectórias de maquinagem, também apresentam funções
secundárias como a simulação das diferentes etapas de fabrico e verificação de possíveis colisões
entre a ferramenta e a peça. Para as instalações do NOF, a escolha ideal é o NXCam, que
apresentou a melhor resposta às necessidades mencionadas anteriormente.
48
7.1. Trabalhos Futuros
O fabrico rápido depende de um conjunto de factores, como foi referenciado anteriormente, e
este não limita só no tempo de fabrico, mas também o tempo gasto na preparação para a execução
do componente em causa. A fresagem, tal como os outros processos de corte por arranque de apara,
é conhecida pela elevada taxa de remoção de material. Por esta razão, justifica a criação de uma
base de dados da matéria-prima em stock para ajudar na decisão da sua escolha, reduzindo o
volume de material desperdiçado, respeitando assim os três principais aspectos do fabrico de uma
geometria: o triângulo “Material – Ferramentas – Peça”.
A selecção das ferramentas e dispositivos de fixação apropriados para cada tipo de trabalho
contribuem também para um bom resultado obtido. Um desafio interessante seria definir um conjunto
de geometrias padrão, com os materiais típicos utilizados em engenharia, para avaliar a sua
influência no toleranciamento dimensional e geométrico, e também o acabamento final das peças
obtidas
Verificou-se também que cada tipo de programação apresenta as suas vantagens e
limitações. Pelo facto da programação directa ser mais susceptível a erros de programação por parte
do utilizador, tal como foi observado no capítulo anterior, seria necessário criar um conjunto de
directrizes para uma escolha eficaz do tipo de programação. Assim, o utilizador faria uma escolha
fácil e rápida do tipo de programação ou programa CAD/CAM a escolher.
Durante o trabalho desenvolvido, observou-se as limitações de alguns dos pós-
processadores, tal como o MasterCam e SolidCam, e dado o elevado grau de complexidade para
completar o seu desenvolvimento, será necessário continuar a evoluir as versões existentes para
conseguir uma melhor exploração das potencialidades da máquina instalada, nomeadamente a
utilização do eixo B e C.
Uma vez que estão disponíveis, no centro de maquinagem, os tês tipos de fixação de
ferramentas, era interessante levar a cabo um estudo que comprove a efectiva superioridade dos
cones de fixação térmica relativamente às outras duas tecnologias. Variáveis como o batimento
radial, a cilindricidade de um furo ou mesmo a influência na vida das ferramentas deveriam ser
estudadas.
49
8. Referências Bibliográficas
[1] Mesquita R. M. D., Rodrigues J. M. C. and Baptista R. M. S., Apontamentos de Máquinas-
Ferramentas Parte I, Instituto Superior Técnico, 1997.
[2] Rodrigues J., Apontamentos de Maquinagem – Fresagem, Instituto Superior Técnico, 2009.
[3] Karlo A., Secrets of 5-Axis Machining, Industrial Press Inc., 2008.
[4] Simões, J. F. C. P. A., “Tecnologia da Fresagem a 3 e a 5 Eixos de Superfícies Complexas”,
Tese de Mestrado em Engenharia Mecânica, Instituto Superior Técnico, Universidade Técnica
de Lisboa, Abril de 1997.
[5] “Fresamento Simplificado com ShopMill”, 3ª Edição, Siemens, 2004.
[6] “Sinumerik 840D/810D – Guia de Operção”, Edição 11/2002, Siemens.
[7] “Sinumerik 840D/810D – Guia de Programação”, Edição 03/2004, Siemens.
[8] “Sinumerik 840D/810D – Princípios Fundamentais”, Edição 11/2002, Siemens.
[9] “Sinumerik 840D/810D – Manual de fresamento e torneamento para iniciantes”, Edição 10.03,
Siemens.
[10] “Sinumerik 840D/810D – Ciclos”, Edição 04.2000, Siemens.
[11] “Sinumerik Operate – Easy milling with ShopMill”, Siemens.
[12] “Sinumerik 840D/810D – Configuring the OP 030 Operator Interface”, 09.2001 Edition,
Siemens.
[13] “Sinumerik 840D – Special Functions”, 09/2011 Edition, Siemens.
[14] “Sinumerik 840D/810D – List of System Variables”, 11/2006 Edition, Siemens.
[15] “Sinumerik 840D/810D – Programing Guide ISSO Milling”, 04.2007 Edition, Siemens.
[16] “Sinumerik 840D/810D – Job Planing”, 11/2006, Siemens.
[17] “Milling with Sinumerik – 5-Axis machining, 05/2009 Edition, Siemens.
[18] “Sinumerik – Tool and Mold Making”, 08/2007 Edition, Siemens.
[19] “Sinumerik – G code Programing”, 03/2009 Edition, Siemens.
[20] “Ferramentas Rotativas”, Catálogo 2012, Sandvick Coromant.
[21] http://www.fiveaxismachining.com/index.php/why-5-axis/ [2012].
[22] http://www.mundocnc.com.br/avan11.php [2012].
[23] http://www.dormertools.com/sandvik/2531/Internet/French/s004449.nsf/Alldocs/Product*2DMa
chiningSolutions*2DPDF*2ATH*2DPDFpt/$file/8Fresamento.pdf [2012].
[24] http://www.techniksusa.com/metal/SF_casestudy.htm [2012].
[25] http://www.moldmakingtechnology.com/articles/how-to-choose-the-right-toolholder [2012].
[26] Tony L. Schmitz, Kevin Powell, Dongki Won, G. Scott Duncan, W. Gregory Sawyer, John C.
Ziegert, “ Shrink fit tool holder connection stiffness/damping modeling for frequency response
prediction in milling”, International Journal of Machine Tools and Manufacture, July 2007.
[27] http://carlsonmfg.com/cnc-g-code-m-code-programming.html [2012].
[28] http://numeryx.com/cnc/5axes.htm [2012].
[29] http://www.robots.com/articles/viewing/cnc-milling-machine-evolution/1554 [2012].
[30] http://www.ehow.com/about_4902006_what-cnc-machining.html [2012].
[31] http://www.cometproject.eu/publications/gizelis-robots-replace-cnc-machines.pdf [2012].
50
[32] http://www.sescoi.com/multi-media/cam-software-articles/cncprogramming/#c40310 [2012].
[33] http://www.sandvik.coromant.com/pt/knowledge/materials/cutting_tool_materials/introduction/p
ages/default.aspx [2012].
[34] http://pt.scribd.com/doc/62622549/8/USINAGEM-DE-LIGAS-DE-ALUMINIO [2012].
[35] http://www.exechonworld.com/document/200804/article22.htm [2012].
51
9. Anexos
Anexo A
Características Técnicas da DMG DMU 50 Eco
Cursos de Deslocamento
Os cursos de deslocamento são uma das características mais importantes de uma fresadora,
uma vez que introduzem limitações nas dimensões possíveis de maquinar. Quanto maior forem os
cursos de deslocamento, maior o leque de projectos que uma oficina pode receber. Evidentemente
que, uma fresadora com pequenos cursos de deslocamento será, à partida, mais pequena. Logo,
havendo limitações no espaço disponível na oficina, este será um factor a ter em conta.
Cursos de Deslocamento (medidas em mm)
52
Mesa circular giratória
Detalhe da Mesa Circular Giratória
Características do Accionamento do Avanço
Accionamento
Servomotor AC para o eixo
Velocidade de avanço programável X, Y, Z
Velocidade marcha rápida X, Y, Z
Eixo C
Superfície de fixação do eixo giratório
Distância das ranhuras em T / Tamanho
Orifícios de centragem
Marcha rápida
Zona giratória
Aperto
Eixo B
Gama de oscilações
Aperto
Carregamento máximo
Resolução
Eixo lineares X, Y, Z
Eixo rotativos B, C
53
Cabeça de Fresagem Vertical
Armazém de Ferramentas
Rotações
Programável sem estágios
Operações de preparação
Binário
Binário máximo 40% DC
Binário nominal 100%
Potência do motor
Potência máxima do accionamento 40% DC
Potência nominal 100% DC
Recepção da ferramenta SK40 ou BT40 Força de aperto da ferramenta
Armazém de ferramentas
Número de locais no carrossel
Diâmetro máximo da ferramenta
Comp. máximo da ferramenta a partir da protuberância do fuso
Peso máximo da ferramenta
Peso máximo do somatório das ferramentas
Carrossel do armazém de ferramentas.
54
Anexo B
Manual de utilização da Power Clamp e Shower Cooler
Notas prévias
A máquina térmica Power Clamp utiliza uma bobina de indução como
princípio de funcionamento. Esta bobina gera um campo magnético alternado. Para
que a mesma aqueça, basta existir um objecto metálico com elementos de ferro no
interior da bobina.
A frequência do campo magnético está ajustada de tal forma que somente a
superfície do cone térmico, na zona de fixação da ferramenta, é aquecida. O
restante cone está à temperatura inicial. O aquecimento é realizado num curto
espaço de tempo (aproximadamente 5 segundos), o suficiente para se conseguir
colocar ou retirar a ferramenta. Este processo ocorre sem aquecimento da
ferramenta de corte. Juntando isso ao facto de apenas uma região limitada do cone
aquecer, resulta num baixo consumo de energia e num curto período de tempo para
arrefecer a ferramenta.
Notas sobre segurança e utilização:
Obrigatório o uso de luvas, não só para precaver queimaduras por
contacto com o cone antes de o mesmo ser arrefecido, como também
para evitar cortes nas ferramentas.
Obrigatório o uso de óculos, uma vez que existe o risco de
salpicar água quente após o contacto do cone com o
líquido de refrigeração.
Esta máquina funciona com elevadas frequências. Como tal, não deve
ser utilizado por pessoas que possuam um pacemaker.
Mantenha o local de trabalho limpo e organizado.
O equipamento deve estar instalado sobre uma superfície resistente e
nivelada.
55
Visão geral: Power Clamp
Shower Cooler
1. Tensor.
2. Cabo da energia.
3. Botão para gerar a indução.
4. Manípulo com travão.
5. Guia.
6. Conector do indutor.
7. Batente.
8. LCD e painel de comando.
9. Interruptor de alimentação.
10. Suporte base.
11. Suporte do cone.
12. Discos de topo (fechar o circuito de indução).
13. Indutor.
14. Lâmpada indicadora de funcionamento.
1. Interruptor de alimentação.
2. Grade para escoamento. 3. Base do cone.
4. Manípulos.
5. Suporte do cone.
6. Cone térmico.
7. Ferramenta.
8. Jactos de água.
9. Haste rotativa para secagem (ar comprimido). 10. Invólucro.
11. Tubo de arrefecimento.
12. Tensor.
13. Bomba.
14. Pinos de posicionamento. 15. Orifício de drenagem do líquido de refrigeração.
16. Luz indicadora de actividade.
17. Botão de início.
18. Vareta do nível do líquido de refrigeração.
56
Manuseamento:
1. Girar ambos os interruptores de alimentação para a direita.
2. De seguida, aparece uma
mensagem de confirmação no
display da Power Clamp. Deve-se
seleccionar “No” e carregar no botão
de confirmação para arrancar com a
máquina.
3. Após a confirmação, é apresentado um
menu no qual tem que se escolher qual o
tipo/dimensão do cone que vamos utilizar.
O tipo/dimensão está especificado no
próprio cone. Para alternar entre tipos,
basta carregar nos botões “+” e “-“.
4. Se se quiser saber quais os
parâmetros do processo para o cone
que vai ser utilizado, carrega-se no
botão de confirmação.
5. Depois de escolhido o cone
a utilizar, é necessário
escolher o disco de topo
correcto e inseri-lo na
bobine. Para encaixá-lo,
rodá-lo no sentido dos
ponteiros do relógio.
Exemplo: diâmetro 14 a 16, tipo A4
57
6. Com o cone no sítio
correcto, colocar a base
do cone por baixo da
bobine, encaixando-o no
local apropriado para o
efeito. De seguida,
baixa-se a bobine até
esta entrar em contacto
com o cone, através do
disco de topo. Para
iniciar o processo de
aquecimento, deve-se
carregar no botão vermelho como mostra a figura, até que seja possível
colocar/retirar a ferramenta. Assim que tal acontece, levantar imediatamente a
bobine.
7. Findo o aquecimento, levar o conjunto
cone e base do cone para o Shower
Cooler. Deve-se encaixá-lo tendo em
conta os pinos de fixação. Fechar o
invólucro com ambas as mãos. A luz
deverá estar verde.
8. Para dar início ao processo de
arrefecimento, deverá carregar-se no
botão de início. O arrefecimento com
água demora 30 segundos. De seguida,
e após 3 segundos, começa a secagem,
que dura outros 30 segundos. Durante
este processo, a luz verde encontra-se
intermitente.
9. Quando o processo de arrefecimento é concluído, a luz indicadora de serviço
volta a estar verde. Nessa altura, pode-se levantar o invólucro e retirar o
cone.
58
Anexo C
Desenho Técnico do Caso de Estudo
59
Anexo D
DMG DMU 50 ECO
Manual de instruções
2012
60
Índice
Índice .......................................................................................................................................... 60
Notas importantes para a utilização ........................................................................................ 61
1. Introdução .............................................................................................................................. 62
2. Controlador ............................................................................................................................ 64
3. Configuração de transferência de ficheiros entre PCU20 e computador via Ethernet...66 4. Ferramentas ........................................................................................................................... 66
5. Material ................................................................................................................................... 71
6. Programa ................................................................................................................................ 72
61
Notas importantes para a utilização
Ferramentas
Material Programa
Ferramentas:
Descrição;
Medição (diâmetro e comprimento).
Material:
Aperto;
Montagem;
Referência (ponto zero);
Identificação (ligação com programa).
Programa:
Arquivo;
Edição;
Teste;
Execução.
Mantenha sempre a zona de trabalho limpa e desimpedida. Garantir que só pessoas
qualificadas e devidamente autorizadas operam a máquina. Não usar o telemóvel por
reduzir drasticamente a atenção do operador nem utilizar roupas largas.
62
1. Introdução
A DMU 50 Eco é um centro de maquinagem de elevada precisão cuja principal
característica é ter 5 eixos móveis, dotando assim a máquina de elevada flexibilidade.
Possui um armazém com 16 posições e uma consola de comando Siemens com ShopMill
para programar directamente as trajectórias de maquinagem, gerir as ferramentas do
armazém ou referenciar a máquina.
1. Cabine
2. Armário de distribuição eléctrica
3. Consola de comando
4. Base da máquina
5. Porta do compartimento de trabalho
63
Procedimento de como ligar a máquina.
Antes de ligar a máquina verifica o manómetro.
Máquina com funcionamento automático.
Assegurar que somente pessoal autorizado tenha acesso ao painel de controlo.
Em primeiro lugar, deve-se rodar o botão que se encontra na
lateral direita da máquina para a seguinte posição:
De seguida, verificar se o botão de paragem de emergência não
se encontra premido, ou seja, se não está preso em baixo.
Por fim, carregar no botão que se encontra no painel de controlo
da máquina para dar carga aos motores e fechar a porta da máquina.
Procedimento de como desligar a máquina.
Começa-se por carregar no botão de paragem de
emergência até encaixar. Todos os accionamentos são assim
desligados e os conteúdos do programa, posições dos eixos e
correcções das ferramentas ficam guardadas em memória.
Premir a tecla MENU SELECT.
Premir a tecla VOLTAR.
Premir a Softkey EXIT no ecrã de controlo e o comando
desliga-se.
Por fim, rodar o interruptor para a posição “0”. A corrente da
máquina é cortada e a máquina está desligada.
64
Depois de desligar o interruptor principal, esperar pelo menos 5 segundos antes de o
ligar novamente.
Antes de desligar, assegurar que o programa está terminado.
2. Controlador
Do lado direito da máquina podemos encontrar a consola de comando com um ecrã
e inúmeras teclas/botões que nos permite operar a máquina. Como referido anteriormente,
esta consola está equipada com um controlador Siemens Sinumerik. Podemos também
operar a máquina com o volante electrónico que se encontra na base da consola.
Na imagem à esquerda é possível
verificar onde estão colocados as diferentes
secções de comando do controlador.
1. Volante Electrónico
1. PARAGEM DE EMERGÊNCIA
2. Chave
3. Teclas de direcção
4. Teclas de função F1, F2 e F3
5. Volante para mover os eixos activos
6. Modo permissivo
7. Comutador rotativo para a selecção dos eixos
O volante obedece ao potenciómetro do CNC.
Existem alguns botões que não têm funcionalidade, porque o painel de comando é
comum para qualquer tipo de controlador.
1. Ecrã
2. Campo de utilização do comando
3. Campo de utilização da máquina
4. Tecla de confirmação
5. PARAGEM DE EMERGÊNCIA
65
A máquina só inclui a opção de lubrificação externa, logo o botão da lubrificação
interna da ferramenta não funciona!
O botão para accionar o handwheel no painel de comando não tem funcionalidade!
2. Campo de comando da máquina
Botão rotativo Override de correcção da marcha rápida (G00)
Botão rotativo Override de correcção de avanço (G01)
Carga aos motores: Máquina LIGADA
PARAGEM DE EMERGÊNCIA
3. Menus principais
Quando se pressiona o botão MENU SELECT, podemos seleccionar uma destas cinco
opções:
No menu “Máquina” podemos ajustar a máquina, deslocar as ferramentas em modo
manual, ajustar as ferramentas e determinar o ponto zero.
Aqui pode-se gerir os planos de trabalho e os contornos. Além disso, pode-se carregar
os salvar planos de trabalho.
Neste menu cria-se o plano de trabalho de cada peça, com a respectiva sequência
completa de operações (ShopMill ou código G).
Em “Lista alarm” são exibidas todas as mensagens e alarmes com o respectivo número
de erro, o horário em que ocorreu e outros detalhes sobre cada erro. Apagam-se os
erros através dos botões Alarm cancel + Reset.
Carregando esta tecla podemos gerir o conjunto de ferramentas disponíveis.
66
4. Notas
A máquina referencia-se automaticamente assim que é dada carga aos
motores. Como esta usa encoders absolutos, o procedimento é quase invisível.
Pode voltar a referenciar a máquina accionando o botão para referência.
Para abrir a porta, é necessário premir o botão de desbloqueio da porta e
esperar pelo “tic” que ela faz. Só depois deste som é possível abrir a porta que
dá acesso à zona de trabalho.
O avanço normal / contínuo no modo JOG obedecem ao potenciómetro
do CNC.
3. Configuração de transferência de ficheiros entre
PCU20 e computador via Ethernet
Para aceder as configurações de Ethernet tem que:
1. Iniciar a máquina em modo CNC ISO
i. Clicar na tecla “menu select”
ii. “CNC ISO”
iii. “√ CNC ISO “
2. Clicar na tecla “menu select”
3. StartUP
4. Acionam.logicos
No menu “conexões” é onde se encontram os encaminhamentos das pastas partilhadas entre o
computador e a máquina.
Siga os seguintes passos:
1. Seleccione o 2º espaço.
2. Preencha com: \\(nome do computador)\(nome da pasta).
(Para descobrir o nome do computador devera ir ao computador clicar com o botão do lado
direito do rato em cima do “meu computador” e entrar em propriedades).
3. A dominação da softkey devera ser no 1º campo de” extern”, no 2º campo será “pc”.
(Para partilhar uma pasta no computador, deverá clicar com o botão direito do rato em cima
da pasta que deseja partilhar, ir a “propriedades”, seleccionar a aba de “partilhar”, clicar em
“partilha avançada”, colocar o visto em “partilhar esta pasta” e clicar em “ok”).
67
4. No menu “config. de rede” da máquina, onde se encontram as configurações de rede, e
deverá preencher da seguinte forma:
Reiniciação do HMI: escolher a opção de “com rede sem confirmação.
Protocolo: TCP/IP
DHCP: não
Endereço IP: devera colocar o IP pretendido para a máquina
Masc.subrede: devera colocar a mascara de sub-rede pretendida
exemplo:
A. SIEMENS SYSTEM IP ADDRESS 192 168 0 22
B. SUB NET MASK: 255 255 255 0
Nome do computador: colocar o nome do computador que a máquina vai estar ligada
Usuário: PCU20_USER
Senha: sunrise
Confirmação: sunrise
5. No menu “nomes do servidor” é onde se configura o IP do computador, e deverá ser
preenchido da seguinte forma:
Clicar em novo, inserir o IP do computador e o nome
(para descobrir o IP do computador devera ir as definições da placa de rede, com o
botão do lado direito do rato e clicar em estado, depois clicar em detalhes).
Colocar o DHCP activo na máquina, para ela encontrar o endereço de IP
automaticamente. O endereço de IP está definido no Router.
6. No menu “tipo de arquivo”, onde se configura os ficheiros que a máquina vai reconhecer,
deverá seleccionar a opção “arquiv. Espec. NC”. Aqui serão adicionados os tipos de arquivos
específicos que a máquina aceitará.
7. Salve as suas modificações em cada menu.
8. Depois de configurar a rede, instale a aplicação HMI Embedded Network Manager no
computador. Corra a aplicação e preencha-a com os dados que inseriu na máquina.
4. Ferramentas
Nota nunca interromper uma troca de ferramentas. Caso se aperceba que não era a
ferramenta pretendida, esperar que a troca seja completada e só depois seleccionar
a ferramenta correcta. Caso carregue a meio da troca, existe uma forma para
desbloquear.
Cuidado com a combinação dos botões que fazem cair a ferramenta.
68
Para que se execute qualquer trabalho é
necessário existirem ferramentas, que se
encontram no armazém da máquina (contém 16
posições). Para inserir as ferramentas no
armazém, é necessário que a máquina esteja
ligada. De seguida, abre-se a porta do armazém,
que se encontra do lado esquerdo da máquina, e
colocam-se as ferramentas nos locais desejados.
Armazém de ferramentas Unidade Valor
Número de locais Unid. 16
Diâmetro máximo da ferramenta mm 80
Comp. máximo da ferramenta a partir da protuberância do fuso mm 300
Peso máximo da ferramenta Kg 6
Peso máximo do somatório das ferramentas Kg 64
Ao carregar e descarregar o depósito, respeitar sempre a disposição existente.
A tabela de ferramentas de deve ser actualizada após cada carga ou descarga.
Para inserir ferramentas no local
desejado, é necessário carregar no botão da
esquerda para activar a corrente no depósito e,
ao mesmo tempo, carregar num dos botões da
direita para fazer rodar o prato do depósito.
Para colocar uma ferramenta no
armazém, deve-se ter em atenção ao
facto de o colar da mesma deve estar
orientada para trás (relativamente ao
utilizador), como ilustrado na figura.
Assim que se fecha a porta do
armazém, a máquina referencia automaticamente a ferramenta.
Perigo de ferimentos quando em contacto com ferramentas de gumes cortantes.
Usar luvas protectoras.
Nunca segurar a ferramenta pelo cone. Agarrar a mesma no encaixe superior e no
abaixo do colar.
Quando se pretende remover uma ferramenta do
armazém, basta puxá-la como demonstra a figura.
69
Procedimento de criação de uma ferramenta
Para se criar uma ferramenta no ShopMill, é necessário seguir os seguintes
passos:
No menu principal, carregar em Parâmetros;
De seguida, carregar na Softkey “Tool list”;
Seleccionar a Softkey “New tool”.
Depois de entrar neste
menu, escolher uma posição
para a nova ferramenta que
ainda não esteja ocupada e
designar qual o tipo de
ferramenta em questão.
Procedimento de descrição de uma ferramenta
Carregando na Softkey
dedicada às ferramentas,
“Tool list”, temos acesso ao
menu que apresenta o
conjunto de ferramentas
disponíveis em armazém,
além das suas respectivas
características.
70
Location (local) Número do local no armazém
Type (tipo) Tipo de ferramenta
Tool name (nome da ferramenta)
Podem-se inserir letras e números
ST Número da ferramenta de substituição
D Número de arestas de corte
Length (comprimento) Comprimento da ferramenta
Diameter (diâmetro) Diâmetro da ferramenta
Pont angle or lead Ãngulo de ataque da ferramenta
N Número de dentes
Sentido de rotação
Coolant (ligado automaticamente)
O centro de maquinagem utiliza sempre “tool at fixed location”, isto é, elas têm
sempre a mesma identificação (se sair da posição 3, só volta à posição 3 do
armazém).
Uma boa discrição da ferramenta facilita a programação ao utilizador (não é preciso
adivinhar o que está montada no centro de maquinagem) e a própria organização do
espaço e do stock.
Procedimento de medição do comprimento da ferramenta
Sempre que se adiciona uma nova ferramenta, é necessário fazer a medição na
mesma e introduzir os dados no Sinumerik.
Cuidado com a distância mínima à mesa, o curso é curto.
O comprimento (L) da ferramenta é sempre referente à distância do nariz da árvore
ao topo da fresa.
Para medir a ferramenta, são necessários os seguintes passos:
Primeiro é necessário inserir a ferramenta que se quer medir no spindle da
máquina;
De seguida, carregar na Softkey “Measuring tool” (medir ferramenta).
Para inserir o comprimento da ferramenta manualmente, carregar na tecla
“Length manual” (comprimento manual). A medida é feita na direcção Z dos
eixos.
71
Para definir o diâmetro da ferramenta de forma manual, carregar na Softkey
“Diameter manual” (diâmetro manual).
5. Material
A DMU 50 eco está preparada para maquinar qualquer tipo de material metálico. No
entanto, deve-se adequar os parâmetros de maquinagem ao material em que se pretende maquinar.
A forma de apertar o material é deveras importante, dependo não só da peça, mas
também da área útil da mesa.
Antes de introduzir o material é importante rever e planear as operações.
Não maquinar materiais que produzam muito pó, uma vez que este pode estragar a
máquina.
O tamanho do bruto de maquinagem nunca pode exceder o tamanho da mesa, uma
vez que pode colidir com os eixos.
Procedimentos de referência da peça (definir zero)
O procedimento consiste em 3 partes:
Referenciar
Activar ponto zero
Testar e executar
Para definir o ponto zero da
peça, seleccionar o modo Máquina –
modo manual no menu principal. O
submenu do “Workp. Zero option”
possui diversas formas de definir o
ponto zero da peça.
Se não se conhecerem as dimensões do bruto de maquinagem, utiliza-se a Softkey
“Meas. Workp.”.
72
Se o bruto de maquinagem tiver uma geometria simples (por exemplo um cubo ou
paralelepípedo), uma maneira simples de referenciar a peça é escolhendo um dos lados.
Os passos para determinar os pontos zero da peça vão ser descritos
utilizando uma das faces laterais da peça.
1. Começar por definir o lado que se quer
referenciar primeiro. Deve-se escolher não
só o eixo como também o lado (+ ou -).
2. De seguida, carregar na Softkey à direita
“Set WO”. Este eixo fica então
referenciado.
3. Repetir o procedimento para os outros
eixos.
Os valores de referência já têm em conta o diâmetro da ferramenta com que se está
a referenciar.
6. Programa
O ShopMill permite programar inúmeras trajectórias / geometrias, não só utilizando
os ciclos pré-programados que dispõe, como em código DIN/ISO-SQL. Para aceder aos
programas, carregar na tecla Machine e utilizar as Softkeys “PROGRAM” e “PROGRAM
MANAGER”.
Para criar um novo programa, carregar na
Softkey New. A seguinte janela aparecerá, onde
Depois de dar nome ao programa, carregar
na Softkey Accept.
A seguinte caixa aparecerá no ecrã, onde é
possível escolher (utilizando as SoftKeys) programar
com “ShopMill” ou por “ProgramGuide G Code”, e
dar um nome à operação que se quer efectuar.
73
Após preencher esta caixa, carregar uma vez mais em Accept.
Caso se esteja a utilizar o ShopMill para programar, aparecerá no ecrã o seguinte
display. Caso se queira ter uma imagem gráfica do que se está a programar, basta carregar
na SofKey “Graphic View”.
Após o preenchimento dos
campos pedidos, e carregar na Softkey
Accept, o cabeçalho do programa está
concluído.
Arquivo
Organizar os programas duma forma simples e clara!
Para criar novo directório/programa:
Directório: Program manager > New > new directory
Ficheiro: Program manager > New > new file
Edição
O ShopMill segue a ordem das operações e não o número dos blocos.
Um programa consiste normalmente em 3 partes:
Cabeçalho: informação para o arranque;
Corpo do programa: operações de maquinagem;
Rodapé: final do programa.
Corpo do programa:
O corpo do programa consiste nas operações programadas, estas são inseridas em
forma de blocos num programa NC ou com recurso ao ShopMill.
O procedimento para cada tipo de operação é sempre o mesmo: escolher primeiro a
operação, escolher ferramenta e parâmetros (lembra o quê fazer e onde fazer!)
Para alterar a posição dos blocos pode usar as operações de cut > paste.
É possível agrupar operações com cut> paste (redireccionar para um screenshot tipo do
exemplo da furação).
74
Teste e Execução
Tecla de opção: Simulation
A simulação só vai apresentar o bloco de maquinagem durante as operações, nada de
ferramentas.
A rotação dos eixos não é apresentada só as vistas em 2D.
Usar o Programa > execute para executar o programa.
Exemplo de Aplicação
Para o exemplo de aplicação, foi estudada uma geometria que pressupõe cinco das operações mais
comuns: facejamento, contorneamento, abertura de caixa, furação e roscagem.
A geometria é a seguinte:
De forma a executar o programa, são necessários os seguntes passos:
6.1 Selecção dos Menus na Máquina
MENU SELECT PROGRAM NEW (escrever nome do directório) (entrar no
directório com seta para a direita) NEW PROGRAM (escrever o nome do programa)
ACCEPT
A seguir apresenta-se o procedimento de introdução de dados no Programa, começando
pelo HEADER ou cabeçalho.
75
6.2 HEADER do Programa
A dimensão da peça é 95mm, 92 mm e 50 mm (X, Y e Z).
• Sistema de coordenadas: G56
• Unidades: mm
• Vértice 1:
• X0 = - 47,5 mm ABS
• Y0 = - 46,0 mm ABS
• Z0 = 0,0 mm ABS
• Vértice 2:
• X1 = 47,5 mm ABS
• Y1 = 46,0 mm ABS
• Z1 = - 50,0 mm ABS
• Eixo Ferramenta: Z
• RP (Retract Plane): 80,0 mm ABS
• SC (Safety Distance): 30,0 mm INC
• Retroc. Padrão Pos.: to RP
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6.3 Facejamento
• T (Tool): CUTTER 1 D40
• F (Feed rate): 1000 mm/min
• S (Spindle Speed): 1500 RPM
• Maquinagem (Usinagem): DESBASTE
• Direcção: ZIG ZAG
• Área de Facejamento:
• X0 = - 50,0 mm ABS
• Y0 = - 50,0 mm ABS
• Z0 = 0,0 mm ABS
• X1 = 50,0 mm ABS
• Y1 = 50,0 mm ABS
• Z1 = - 2,0 mm ABS
• DXY: 20,0 mm
• DZ (Incremento): 1,0 mm
• UZ (Sobremedida): 0,0 mm
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6.4 Contorneamento
• T (Tool): MILL FLAT TOP D16
• F (Feed rate): 1000 mm/min
• S (Spindle Speed): 1500 RPM
• Ref.: CENTRO
• Maquinagem (Usinagem): ACABAMENTO
POSIÇÃO INDIVIDUAL
• X0 = 0,0 mm ABS
• Y0 = 0,0 mm ABS
• Z0 = 0,0 mm ABS
• W = 88,0 mm
• L = 88,0 mm
• R = 10,0 mm
• = 0
• Z1= - 27,0 mm ABS
• UXY: 0,0 mm
• DZ (Incremento): 2,0 mm
• UZ (Sobremedida): 0,0 mm
• W1: 92,0 mm
• L1: 95,0 mm
78
6.5 Abertura de caixa
Definição da geometria de contorno:
• Ponto Inicial:
• Eixo Ferramenta: Z
• Sup. Cilind.: NÃO
• X = - 34,0 mm ABS
• Y = 0,0 mm ABS
• Vector para cima:
• Y = 34,0 mm INC
• R= 10,0 mm
• Vector para a direita:
• X = 68,0 mm INC
• 2= 270
• R= 10,0 mm
• Vector para baixo:
• Y = - 68,0 mm INC
• 2= 270
• R= 10,0 mm
• Vector para a esquerda:
• X = - 68,0 mm INC
• 2= 270
• R= 10,0 mm
• Vector para cima:
• Y = 34,0 mm INC
• 2= 270
• R= 0,0 mm
79
• T (Tool): MILL FLAT TOP D16
• F (Feed rate): 1000 mm/min
• S (Spindle Speed): 1500 RPM
• Maquinagem (Usinagem): DESBASTE
• Z0 = - 1,5 mm ABS
• Z1 = - 22,0 mm ABS
• DXY: 6,0 mm
• DZ (Incremento): 1,0 mm
• UXY: 0,0 mm
• UZ: 0,0 mm
• Ponto inicial: AUTO
• Imersão: CÊNTRICO
• FZ (Plunge Feed rate): 500,0 mm/min
• Modo de levantamento: To RP
80
6.6 Furação e Roscagem
Localização do furo: RECTANGULAR
• Z0 = - 20,0 mm ABS
• X0 = 0,0 mm ABS
• Y0 = 0,0 mm ABS
• T (Tool): DRILL D7
• F (Feed rate): 500 mm/min
• S (Spindle Speed): 1500 RPM
• Tipo de furação: REMOVE APARA
81
• Ref. Ferramenta: TOPO
• Parâmetros:
• Z1 = - 38,0 mm ABS
• D = 2,0
• DF = 100 %
• V3= 30,0
• DT= 1,0 s
Roscagem:
• T (Tool): TAP M8
• P (Pitch): 1 mm/rot
• S (Spindle Speed): 100 RPM
• SR (Retract Speed): 200 RPM
• Tipo de roscagem: QUEBRA APARA
• Parâmetros:
• Z1 = - 30,0 mm ABS
• D = 2,0
• V2= 20,0
82
6.7 Rotação dos eixos B e C
Quando a geometria da peça a maquinar obriga à rotação de um dos eixos da mesa, é
preciso introduzir no ShopMill os valores correctos.
Como se pode observar pela imagem anterior, temos em 1 a situação inicial e em 2 a posição
final da ferramenta, depois da rotação. O utilizador tem de ter em atenção que, ao rodar o plano de
maquinagem, vai também rodar os eixos da ferramenta.
Na imagem seguinte está ilustrado o procedimento de cálculo:
1. Nome da mesa (opcional)
2. Seleccionar “Yes” caso se queira somente inclinar a mesa; escolher “New” caso se
queira inclinar novamente a mesa; escolher “Aditive” quando se quer somar valores
de rotação aos anteriores.
3. Especificar o ponto de referência antes da rotação.
4. Seleccionar “axis-by-axis” para fazer rodar em torno de X, Y e Z; ou “projection angle”
para introduzir os valores de B e C.
5. Introdução dos valores de rotação.
6. Coordenadas do novo ponto de rotação. É preciso ter em atenção que a peça vai
rodar e, como tal, tem de se calcular este novo ponto por relações trigonométricas.
83
Anexo E
Pós-Processador de SolidCam: ficheiro “.GPP”
; ------------------------------------------------------------------------------ ; Status : closed ; ------------------------------------------------------------------------------ ; customer : NOF - IST ; machine : DMG - DMU 50 Eco ; type : XYZCB simultan and indexial ; alterado ; control unit : Siemens 810D ; SolidCAM : 2011 ; alterado ; ------------------------------------------------------------------------------ ; specials : ; ------------------------------------------------------------------------------ ; machine_options : Nullpunkt (integer) ; origin definition ; ------------------------------------------------------------------------------ ; job_options : AUSSENKUEHL_EIN (logical) ; external cooling M8 ; : IKZ_EIN (logical) ; internal cooling M7 ; : M0_STOPP (logical) ; program stopp at start of job ; : TOLERANZ (numeric) ; G641 ADIS=... @start_of_job ; : COMP_CRV_X numeric ; \ ; : COMP_CRV_Y numeric ; @start_of_job ; : COMP_CRV_Z numeric ; / ; ------------------------------------------------------------------------------ ; Rev 2.2 27.03.03 Becker: Vor Ort angepasst. ; Rev 2.3 13.10.03 Becker: ABS. Verschiebeung, Drehung und Spiegelung ist OK ; Rev 2.4 15.03.04 Becker: UP mit Repeat ; Rev 2.5 25.01.08 Heinemann: adjusted for customer (Testinstallation) ; Rev 2.6 13.09.08 Heinemann: adjusted for customer ; Rev 3.0 15.06.12 Sinumerik: funcionamento a 3 eixos ; acrescentado ; Rev 3.1 27.06.12 Sinumerik: testes para 5 eixos ; acrescentado @init_post global string tool_diameter_f r_file_name global integer save_proc global logical m_feed_flag first_rapid_move main rot_flag loop_flag cooling_flag plane flag_plane global numeric save_feed save_spin moov_x moov_y moov_z winkel global numeric rot_z rot_y rot_x send_z send_y rot_angle delta_angle xold yold zold d_step ;acrescentado ; Non GPPL variables num_user_procs = 1 line_labels = FALSE ; Jump to N... ; GPPL variables numeric_def_f = '5.3(p)' integer_def_f = '5.0(p)' gcode_f = '2.0(p)' mcode_f = '2.0(p)' xpos_f = '5.3(p)' ypos_f = '5.3(p)' zpos_f = '5.3(p)' apos_f = '5.3(p)' ;acrescentado feed_f = '4.3(p)' tool_diameter_f = '5.3/1' blknum_f = '5.0(p)' blknum_gen = true blknum_exist = true blknum = 10 ; alterado
blknum_delta = 10 ; alterado blknum_max = 99999999 ; trace "all":1 endp ;------------------- @start_of_file call @udr_del_file_name_ext {';%_N_',r_file_name, '_MPF'} {nl';$PATH=/_N_WKS_DIR/_N_SHOPMILL_WPD'} if rotate_used then gcode = 69 {nb, 'G'gcode} endif call @udr_head main = true endp ;------------------ @start_program if use_soft eq true {nb,'SOFT'} endif {nb,'TRANS'} ; ------------------- @end_program {nb,'TRANS'} ;Reset the transformation {nb,'T0'} {nb,'M6 ;WERKZEUGWECHSEL'} {nb, 'M30'} main = false endp ;------------------- @end_of_file {nl, '%'} {nl,'\x03'} endp ;------------------- @relative_mode gcode = 91 {nb, 'G'gcode, ' '} skipline = FALSE endp ;------------------ @absolute_mode gcode = 90 {nb,'G'gcode, ' '} endp ;------------------- @machine_plane if machine_plane eq XY gcode = 17 else print 'Falsche Ebene gewählt!' {nb,'M0 ; FALSCHE EBENE GEWAEHLT'} endif {nb,'G',gcode} endp ;------------------- @job_plane endp ;------------------- @call_prms {nl,nb,'L',label,ncalls} endp ;------------------- @call_proc
{nb,'REPEAT BEGIN'start_line ,' END'end_line} endp ;------------------- @proc {nl} {nl,'BEGIN'start_line,':'} endp ;------------------- @end_proc {nl,'END',end_line,':'} ; mcode = 17 ; {nb,'M',mcode} endp ;---------------- @loop local integer var_num moov_x=0 moov_y=0 if loop_level eq 1 else endif loop_flag = true endp ;---------------- @end_loop local integer x1 y1 if rot_flag eq true then while y1<loop_count y1=y1+1 winkel = winkel + angle {nb,' ROT RPL='winkel} {nb, 'L'save_proc '00'} endw endif loop_flag = false endp ;---------------- @def_tool {nb, '; - T',tool_number' '} if tool_message eq '' {upper(tool_user_type), ' D' (tool_offset*2)} if corner_radius ne 0 {' R'corner_radius} endif else {upper(tool_message)} endif endp ;------------------ @rapid_move if machine_plane eq zx call @invert_xpos endif if first_rapid_move eq true if save_spin <> spin call @start_tool endif call @udr_cooling endif {nb} gcode = 0 if first_rapid_move eq true if machine_plane eq xy {'G'gcode} {' X'xpos, ' Y'ypos}
84
{nb,'G',gcode,' Z'zpos} endif {nb,'G',gcode,' Y'ypos} first_rapid_move = false else {'G'gcode} {[' X'xpos], [' Y'ypos], [' Z'zpos] } endif save_feed = 40000 endp ;------------------- @line if machine_plane eq zx call @invert_xpos endif {nb} gcode = 1 {'G'gcode} {[' X'xpos], [' Y'ypos], [' Z'zpos],[' A'rotate_angle_x], [' B'rotate_angle_y], [' C'rotate_angle_z] } ; alterado if (feed <> save_feed) or (change(feed) eq true) m_feed_flag = true endif if m_feed_flag eq true {' F'feed} m_feed_flag = 0 endif save_feed = feed if (change(xpos) eq false) and (change(ypos) eq false) else call @calc_rotate_x_y endif endp ;------------------- @fourth_axis ; alterado gcode = 0 {nb, 'G'gcode, ' C'rotate_angle_z} If rot_axis_type eq axis4_none {nb, 'G'gcode, [' C'rotate_angle_z]} endif endp @rotary_info ; acrescentado o ciclo if rot_axis_type eq axis4_radial plane = 19 flag_plane = true machine_plane = YZ endif if rot_axis_type eq axis4_top plane = 19 flag_plane = true machine_plane = YZ endif if rot_axis_type eq axis4_face
gcode = 17 flag_plane = true machine_plane = XY endif if rot_axis_type eq axis4_none plane = 19 flag_plane = true machine_plane = YZ endif endp ;--------------------
@line_4x if machine_plane eq zx call @invert_xpos endif {nb} gcode = 1 {'G'gcode} {[' X'xpos], [' Y'ypos], [' Z'zpos], [' C'rotate_angle_z]} ; alterado if (feed <> save_feed) or (change(feed) eq true) m_feed_flag = true endif if m_feed_flag eq true {' F'feed} m_feed_flag = 0 endif save_feed = feed endp ;------------------- @move_4x if machine_plane eq zx call @invert_xpos endif {nb} gcode = 1 {'G'gcode} {[' C'rotate_angle_z] } if (feed <> save_feed) or (change(feed) eq true) m_feed_flag = true endif if m_feed_flag eq true {' F'feed} m_feed_flag = 0 endif save_feed = feed endp ;------------------- @move4x_dir ; acrescentado ciclo {nb} gcode = 0 if change(gcode) then {'G'gcode} else {' '} endif {[' X'xpos], [' C'rotate_angle_z], [' Z' zpos]} endp ;------------------- @line4x_dir ; acrescentado todo o ciclo {nb} gcode = 1 if change(gcode) then {'G'gcode} else {' '} endif {[' X'xpos], [' C'rotate_angle_z], [' Z'zpos], [' F'feed]} endp ;------------------- @arc4x_cartesian ; acrescentado todo o ciclo {nb} if arc_direction eq CCW then gcode = 3 else ; CW gcode = 2
endif if change(gcode) then {'G'gcode} else {' '} endif {[' X'xpos], [' C'rotate_angle_z] } ;if arc_size eq 360 then ; {' I'xcenter_rel, ' K'ycenter_rel} ;else ; if arc_size >= 180 then ; radius = -radius ; endif ; {' R'radius} ;endif {[' F'feed]} endp ;------------------- @line_5x if machine_plane eq zx call @invert_xpos endif {nb} gcode = 1 {'G'gcode} {[' X'xpos], [' Y'ypos], [' Z'zpos]} if (feed <> save_feed) or (change(feed) eq true) m_feed_flag = true endif if m_feed_flag eq true {' F'feed} m_feed_flag = 0 endif save_feed = feed gcode = 1 {nb, 'G'gcode, [' X'xpos], [' Y'ypos], [' Z'zpos], [' B'rotate_angle_y], [' C'rotate_angle_z], [' F'feed]} ; acrescentado endp ;------------------- @move_5x if machine_plane eq zx call @invert_xpos endif {nb} gcode = 1 {'G'gcode} {[' A'rotate_angle_x], [' B'rotate_angle_y] } if (feed <> save_feed) or (change(feed) eq true) m_feed_flag = true endif if m_feed_flag eq true {' F'feed} m_feed_flag = 0 endif save_feed = feed
gcode = 0 {nb,'G'gcode, [' X'xpos], [' Z'zpos ], [' B'rotate_angle_y], [' C'rotate_angle_z]} ; acrescentado endp ;------------------- @arc {nb} if arc_direction eq CCW then
85
gcode = 3 else ; CW gcode = 2 endif if change(gcode) then {'G'gcode} else {' '} endif {[' X'xpos], [' Y'ypos], [' Z'zpos]} if arc_size eq 360 then if machine_plane eq XY then {' I'xcenter_rel, ' J'ycenter_rel} endif else if arc_size > 180 then radius = -radius endif {' CR=',radius} endif if feed <> save_feed or change(feed) eq true m_feed_flag = true endif if m_feed_flag eq true {' F'feed} m_feed_flag = 0 endif save_feed = feed if (change(xpos) eq false) and (change(ypos) eq false) else call @calc_rotate_x_y endif endp ;------------------- @compensation if side eq COMP_LEFT then gcode = 41 endif if side eq COMP_RIGHT then gcode = 42 endif if side eq COMP_OFF then gcode = 40 endif {nb, 'G'gcode, ' '} skipline = FALSE endp @compensation_h endp ; ------------------ @offset_change endp ;------------------- @delay gcode = 4 {nb 'G'gcode, ' P'delay_period:integer_def_f} endp ;------------------- @change_ref_point local integer x1 y1 if loop_flag eq true then while y1<loop_matr_info_nrow y1=y1+1 while x1<loop_matr_info_ncol -1 x1=x1+1
moov_x=moov_x + loop_matr_info_dx {nb,'TRANS X',moov_x' Y',moov_y} {nb, 'L'label '00'} endw x1=-1 moov_x=moov_x -moov_x-loop_matr_info_dx moov_y=moov_y + loop_matr_info_dy ; {nb,'G59 X',moov_x,'Y',moov_y} ; {nb, 'L'label:'z2/2.0(n)' '00'} endw else if ref_point_init ne true and next_command ne '@end_loop' then moov_x=moov_x + xhome moov_y=moov_y + yhome moov_z=moov_z + zhome {nb,'TRANS X',moov_x' Y',moov_y,' Z',moov_z} endif endif if ref_point_init eq true or next_command eq '@end_program' then {nb,'TRANS X0 Y0 Z0'} moov_x = 0 moov_y = 0 moov_z = 0 endif endp ;------------------- @home_data ; alterado ; if ; home_number:1 ; clearance_plane:50.000 tool_start_plane:70.000 ; work_upper_plane:0.000 zero_plane:-40.000 ; rotate_angle_x:0.000T rotate_angle_y:0.000T rotate_angle_z:0.000T ; rotate_angle_x_dir:cw rotate_angle_y_dir:cw rotate_angle_z_dir:cw ; A = rotate_angle_x ; B = rotate_angle_y ; C = rotate_angle_z ; rotate_angle_x_dir = cw / ccw ; rotate_angle_y_dir = cw / ccw ; rotate_angle_z_dir = cw / ccw ; y_angle_const_x:0.000T z_angle_const_x:0.000Tdev_angle_x:0.000T ; y_angle_const_x_dir:cw z_angle_const_x_dir:cw dev_angle_x_dir:cw ; B = y_angle_const_x ; C = z_angle_const_x ; part_home_number:1 tool_z_level:250.000 ; tmatrix_I_1:1.000T tmatrix_I_2:0.000T tmatrix_I_3:0.000T tmatrix_I_4:0.000T ; tmatrix_I_5:0.000T tmatrix_I_6:1.000T tmatrix_I_7:0.000T tmatrix_I_8:0.000T ; tmatrix_I_9:0.000T tmatrix_I_10:0.000T tmatrix_I_11:1.000T tmatrix_I_12:0.000T ; tmatrix_I_13:0.000T tmatrix_I_14:0.000T tmatrix_I_15:0.000T tmatrix_I_16:1.000T ; x = cos(y)*cos(z)*x - sin(z)*cos(y)*y + sin(y)*z ; y = (-sin(x)*sin(y)*cos(z) + cos(x)*sin(z))*x + (sin(x)*sin(y)*sin(z) + cos(x)*cos(z))*y - sin(x)*cos(y)*z ; z = (cos(x)*cos(z)*sin(y) + sin(x)*sin(z))*x + (-sin(z)*cos(x)*sin(y) + sin(x)*cos(z))*y - cos(x)*cos(y)*z ; around Z ; x = x*cos(dev_angle) - y*sin(dev_angle) ; y = x*sin(dev_angle) + y*cos(dev_angle)
; around Y ; z = z*cos(dev_angle) - x*sin(dev_angle) ; x = z*sin(dev_angle) + x*cos(dev_angle) ; around X ; y = y*cos(dev_angle) - z*sin(dev_angle) ; z = y*sin(dev_angle) + z*cos(dev_angle) ; endif endp ;------------------- @init_cpos ; acrescentado gcode = 0 {nb,'G'gcode ' C'prev_cpos} gcode = 50 {nb,'G'gcode ' C'best_cpos} endp ;------------------- @rotate if loop_flag eq true then if rotate_cancel eq true then {nb,'ROT RPL = 0'} winkel = 0 rot_flag = false else rot_flag = true endif save_proc = label else winkel = winkel + angle {nb,'ROT RPL='winkel} endif endp ;------------------- @calc_rotate_x_y ; alterado local numeric x y s_x s_y local logical save_ch_x save_ch_y ; for @line @rapid_move @arc ; Saving the xops and ypos value to local parameters s_x = xpos s_y = ypos ;rotating the poit X Y to the new position. x = xpos*cos(dev_angle_x) - ypos*sin(dev_angle_x) y = xpos*sin(dev_angle_x) + ypos*cos(dev_angle_x) ; setting the rotated value back to XPOS and YPOS xpos = x ypos = y ; set the correct change bit to xpos and ypos if s_x <> xpos change(xpos) = true else change(xpos) = false endif if s_y <> ypos change(ypos) = true else change(ypos) = false endif ; for @arc ;Calculating the rotated position to xcenter and ycenter x = xcenter*cos(dev_angle_x) - ycenter*sin(dev_angle_x) y = xcenter*sin(dev_angle_x) + ycenter*cos(dev_angle_x) ; setting the rotated value back to XCENTR and YCENTER ycenter = y xcenter = x endp ;----------------------
86
@change_tool if !first_tool {nb,'M9'} cooling_flag = false {nb,'G0 Z',tool_z_level} endif if tool_message ne '' {nb,'T="'upper(tool_message)'"'} else {nb,'T="',upper(tool_user_type), ' D'tool_diameter:integer_def_f} if corner_radius ne 0 {' R'corner_radius} endif {'"'} endif {nb,'M6'} save_spin = 0 if first_tool then {nb,'G0 Z',znext} endif endp ;------------------- @message if left(message,2) ne '--' message = upper(message) {nb,'MSG("'message,'")'} endif endp ;------------------- @drill ; alterado call @rapid_move local numeric rtp rfp sdis dp rtp = drill_clearance_z rfp = (drill_upper_z - safety) sdis = safety dp = drill_lower_z if tool_direction eq CW then mcode = 3 else ; CCW mcode = 4 endif if drill_type eq G81 then gcode = 81 endif if drill_type eq G82 then gcode = 82 endif if drill_type eq G83 then gcode = 83 endif if drill_type eq G84 then gcode = 84 endif if drill_type eq G840 then gcode = 840 endif if drill_type eq G85 then gcode = 85 endif if drill_type eq G86 then gcode = 86 endif if drill_type eq G87 then gcode = 87
endif {nb,'F',feed} {nb,'MCALL CYCLE',gcode} {' (',rtp,','rfp,',',sdis,',',dp,','} if drill_type eq G81 then {')'} endif if drill_type eq G82 then {','Tempo_espera_profundidade_furacao,')'} endif down_step = (drill_upper_z - safety - down_step) if drill_type eq G83 then if Factor_avanco_primeira_furacao eq 0 Factor_avanco_primeira_furacao = 1 endif {',',down_step,',,'Primeira_prof_furacao,',',Tempo_espera_profundidade_furacao} {',',Tipo_maquinacao,',',Factor_avanco_primeira_furacao,',',entspaen,')'} endif if drill_type eq G84 then local numeric sdac if Factor_avanco_primeira_furacao eq 0 Factor_avanco_primeira_furacao = 1 endif if Modo_alternativo ne 0 sdac = 5 else ;call @start_tool if mcode eq 4 sdac = 4 else sdac = 3 endif endif {',',Tempo_espera_profundidade_furacao,',',sdac,',',',',Passo_rosca} ;this syntax if Modo_alternativo eq 0 {',,'} else {',',Modo_alternativo,','} endif {spin,','} if Plano_maquinagem eq 0 {',)'} else {Plano_maquinagem,')'} endif endif if drill_type eq G840 then local numeric sdr sdr = 0 if mcode eq 4 sdac = 4 else sdac = 3 endif {',',Tempo_espera_profundidade_furacao,',',sdr,',',sdac,',',Spindle_encoder_0',,',Passo_rosca,')'} endif if drill_type eq G85 then {',',Tempo_espera_profundidade_furacao,',',feed,',',Plano_maquinagem,')'} endif
if drill_type eq G86 then local integer sdir local numeric rpa rpo rpa = Percurso_retrocesso_abcissa_plano_activo rpo = Percurso_retrocesso_abcissa_plano_activo sdir = mcode {',',Tempo_espera_profundidade_furacao,',',sdir,',',rpa,',',rpo',',Modo_alternativo,')'} endif if drill_type eq G87 then local integer sdir sdir = mcode {',',sdir,')'} endif endp ;------------------- @drill_point if machine_plane eq zx call @invert_xpos endif if first_drill eq true change(xpos) = true change(ypos) = true change(zpos) = true endif {nb, ' ', [' X'xpos], [' Y'ypos], [' Z'zpos]} endp ;------------------- @mirror if mirror_type eq MIRROR_OFF then {nb, 'MIRROR'} else if mirror_type eq MIRROR_X then {nb,'MIRROR X0'} endif if mirror_type eq MIRROR_Y then {nb,'MIRROR Y='} endif if mirror_type eq MIRROR_XY then {nb,'MIRROR X0 Y0'} endif endif endp ;------------------- @end_drill {nb, 'MCALL'} endp ;------------------- @halt_program {' M0'} endp ;-------------------- @round_comp endp ;-------------------- @start_of_job if msg ne '' and msg ne ' ' {nb,'MSG(" ',upper(msg),' ")'} endif if (AUSSENKUEHL_EIN eq 0 or IKZ_EIN eq 0) and cooling_flag eq true {nb, 'M9'} cooling_flag = false endif if toleranz ne 0 {nb,'G641 ADIS=',toleranz}
87
endif if comp_crv_x ne 0 or comp_crv_y ne 0 or comp_crv_z ne 0 {nb,'$MA_COMPRESS_POS_TOL [X1]=',comp_crv_x} {nb,'$MA_COMPRESS_POS_TOL [Y1]=',comp_crv_y} {nb,'$MA_COMPRESS_POS_TOL [Z1]=',comp_crv_z} {nb,'NEWCONF'} {nb'G642'} endif if save_spin <> spin if spin_unit eq rpm ; Mm/Sec gcode = 97 else gcode = 96 endif call @start_tool endif first_rapid_move = true endp ;-------------------- @end_of_job if M0_STOPP ne 0 then ; {nb,'G4 F8'} {nb,'M0'} endif endp ;-------------------- @assign_axis endp ; ------------------- @call_simple_proc active(message) = FALSE active(parm1) = FALSE active(parm2) = FALSE active(parm3) = FALSE proc_count = 1 call @call_proc endp ;------------------ @start_tool if tool_direction eq CW then mcode = 3 else ; CCW mcode = 4 endif {nb,'S'spin:integer_def_f, ' M'mcode} save_spin = spin endp ;------------------- @stop_tool {' M5'} endp ; ------------------ @m_feed_spin m_feed_flag = true if save_spin <> spin if spin_unit eq rpm ; Mm/Sec gcode = 97 else gcode = 96 endif call @start_tool endif endp ; ------------------
@wkz_info_txt_milling if tool_user_type eq 'TOOL DRILL' tool_user_type = 'BOHREN' endif if tool_user_type eq 'ROUGH_MILL' tool_user_type = 'SCHRUPP FRAESEN' endif if tool_user_type eq 'TOOL END MILL' tool_user_type = 'SCHLICHT FRAESEN' endif tool_user_type = upper(tool_user_type) endp ; ------------------ @invert_xpos local logical xpos_modal xpos_modal = change(xpos) xpos = -xpos change(xpos) = xpos_modal endp ; ------------------ ;@tmatrix ; call @my_matrix ;endp ; ------------------ @tmatrix ; acrescentado local numeric hx hy hz local numeric cosx sinx cosy siny cosz sinz local numeric dx dy dz ; dx1 = 0 ; dy1 = 0 ; dz1 = 0 ; dx = shift_x; + dx1 ; dy = shift_y; + dy1 ; dz = shift_z; + dz1 ; sinx = sin(rotate_angle_x) ; cosx = cos(rotate_angle_x) ; siny = sin(rotate_angle_y) ; cosy = cos(rotate_angle_y) ; sinz = sin(rotate_angle_z) ; cosz = cos(rotate_angle_z) ;hx = cosy*cosz*dx - sinz*cosy*dy + siny*dz ;hy = (-sinx*siny*cosy + cosx*sinz)*dx + (sinx*siny*sinz + cosx*cosz)*dy - sinx*cosy*dz ;hz = (cosx*cosz*siny + sinx*sinz)*dx + (-sinz*cosx*siny + sinx*cosz)*dy - cosx*cosy*dz ; if rot_axis_type eq axis4_none ; rotate_angle_x:0.000T rotate_angle_y:0.000T rotate_angle_z:0.000T ; rotate_angle_x_dir:cw rotate_angle_y_dir:cw rotate_angle_z_dir:cw ; A = rotate_angle_x ; B = rotate_angle_y ; C = rotate_angle_z ; rotate_angle_x_dir = cw / ccw ; rotate_angle_y_dir = cw / ccw ; rotate_angle_z_dir = cw / ccw ; y_angle_const_x:0.000T z_angle_const_x:0.000Tdev_angle_x:0.000T ; y_angle_const_x_dir:cw z_angle_const_x_dir:cw dev_angle_x_dir:cw ; B = y_angle_const_x ; C = z_angle_const_x ; part_home_number:1 tool_z_level:250.000 ; tmatrix_I_1:1.000T tmatrix_I_2:0.000T tmatrix_I_3:0.000T tmatrix_I_4:0.000T
; tmatrix_I_5:0.000T tmatrix_I_6:1.000T tmatrix_I_7:0.000T tmatrix_I_8:0.000T ; tmatrix_I_9:0.000T tmatrix_I_10:0.000T tmatrix_I_11:1.000T tmatrix_I_12:0.000T ; tmatrix_I_13:0.000T tmatrix_I_14:0.000T tmatrix_I_15:0.000T tmatrix_I_16:1.000T ; x = cos(y)*cos(z)*x - sin(z)*cos(y)*y + sin(y)*z ; y = (-sin(x)*sin(y)*cos(z) + cos(x)*sin(z))*x + (sin(x)*sin(y)*sin(z) + cos(x)*cos(z))*y - sin(x)*cos(y)*z ; z = (cos(x)*cos(z)*sin(y) + sin(x)*sin(z))*x + (-sin(z)*cos(x)*sin(y) + sin(x)*cos(z))*y - cos(x)*cos(y)*z ; around Z ; x = x*cos(dev_angle) - y*sin(dev_angle) ; y = x*sin(dev_angle) + y*cos(dev_angle) ; around Y ; z = z*cos(dev_angle) - x*sin(dev_angle) ; x = z*sin(dev_angle) + x*cos(dev_angle) ; around X ; y = y*cos(dev_angle) - z*sin(dev_angle) ; z = y*sin(dev_angle) + z*cos(dev_angle) ; endif ;if rot_axis_type eq axis4_none ; {nb,'MCALL CYCLE',800} ;CYCLE800(1, "", 0, _MODE, 200, 200, 200,, rotate_angle_y, rotate_angle_z, _X1, _Y1, _Z1, _DIR) endp ; ------------------ @home_number if home_number > 6 then gcode = (500+home_number) else gcode = 53 + home_number endif {nb,'G',gcode} endp ; ------------------ @fixture_change {nb,'; 'upper(fixture_name)} {nb,'; 'upper(fixture_message)} endp ; ------------------ @udr_head {nb,'; NOME DO PROGRAMA : 'upper(part_name)} {nb,'; NUMERO DO PROGRAMA. : 'program_number} {nb,'; DATA - HORA : 'date' - 'time} {nb,'; FERRAMENTAS USADAS:'} endp ; ------------------ @udr_del_file_name_ext local integer len len =strlen(g_file_name) len =len-4 r_file_name = left(g_file_name,len) endp ; ------------------ @udr_cooling if AUSSENKUEHL_EIN ne 0 {nb, 'M8'} cooling_flag = true endif if IKZ_EIN ne 0 {nb, 'M7'} cooling_flag = true endif endp
88
Anexo F
Pós-Processador de SolidCam: ficheiro “.PRP”
@pre_processor ;Internal parms ;machining_type = MILLING ; adicionado doc_processor = Sinumerik_810D_5X gpp_file_ext = MPF start_comment = ; tool_table_name = max_g_name_length = 0 default_lang = PORTUGUESE ;alterado split_gcode = N dir_gcode = split_gcode_folders = N gcode_part_subfolder = N internal_line = N internal_arc = N gcode_line = N gcode_arc_CW = N gcode_arc_CCW = N gcode_modal = Y space_in_line = Y point_in_coordinate = N point_in_feed = N point_in_radius = N zero_in_coordinate = N zero_in_feed = N zero_in_radius = N plus_in_coordinate = N plus_in_center = N max_d_before_p_in_c = 5 max_d_before_p_in_f = 5 max_d_before_p_in_r = 5 x_string = 5 y_string = 5 z_string = 5 f_string = 5 i_string = 5 j_string = 5 k_string = 5 r_string = 5 x_rel_string = 5 y_rel_string = 5 z_rel_string = 5 comp_L_string = 5 comp_R_string = 5 comp_M_string = 5 end_string = 5 arc_dir_CW_string = 5 arc_dir_CCW_string = 5 gcode_arc_1_block = 5 r_less_360 = Y rel_center = Y arc_in_2_blocks = N rel_adress_format = N comp_in_block = N ;Machine Initialize machine_plane = XY ; acrescentado z_with_xy = Y ; acrescentado num_axes = 5
mac_axes = XYZC ;acrescentado num_simult_axes = 4 ;acrescentado
abs_coord = Y rotate = N ; alterado mirror = Y _4th_axes_around = Y ;alterado first_rotation_angle = X ;alterado _5th_axes_around = Z _5x_rotary_axes = ZX XY direction_4x = CCW tilt_axis_dir = CCW
positive_4x_dir_only = Y ;alterado tilt_axis_dir_cw_ccw = Y ;alterado iMachine_DB_name = ;Program numbers prog_num_min = 1 prog_num_max = 9999 prog_num_dflt = 1000 get_prog_num = Y proc_num_min = 1 proc_num_max = 99 proc_num_dflt = 1 get_proc_num = Y ;Procedures control full_gcode = N gen_procs = N drill_proc = Y ;alterado gen_internal_proc = N optimize_jobs_loop = Y ;alterado seq_sub_number = N loop_exist = Y same_sub_numbers = N init_var_after_split = Y software_transform4x = Y ;acrescentado ;Home num_homes = 99 home_data_at_start = N face_5_only = N origin_face0 = 1 x_dir_face0 = 1 origin_face1 = 1 x_dir_face1 = 1 origin_face2 = 1 x_dir_face2 = 1 origin_face3 = 1 x_dir_face3 = 1 origin_face4 = 1 x_dir_face4 = 1 ;Positioning dflt_start = 0.0000 0.0000 200.0000, 7.8740 0.0000 7.8740 dflt_end = 0.0000 0.0000 200.0000, 7.8740 0.0000 7.8740 set_z_chng dflt_tool_chng ;Compensation comp_exist = Y ; alterado next_angle = N comp_x_start = N comp_by_arcs = N delta_for_TOOL_H = 50 comp_by_zero_tool = N ;Line definitions ;Arc definitions arc_exist = Y ; alterado
arc_3d = Y ; alterado arc_3d_4x = Y ; alterado arc_quadrants = Y arc_gt_180 = Y arc_max_chord = 1.0000, 0.0394 arc_max_angle = 20.0000 arc_max_radius = 2000.0000, 78.7402 arc_min_length = 0.0200, 0.0008 arc_zx_yz = Y ; alterado arc_5x = Y ; alterado ;Epsilon values eps_angle = 0.0020 zero_value = 0.0010, 0.0000 movement_precision = 3 min_delt_arc_rad = 0.0100, 0.0004 safety_dist = 2.0000, 0.0787 feed_precision = 3 spin_precision = 3 ;Feed-Spin spin_direction = CW ;Timing time_factor = 1.0000 block_time = 0.0000 calc_job_time = Y ;alterado ;Coolant_options ;Part options options = USE_SOFT LOGICAL ;Job options job_opt_type = AUSSENKUEHL_EIN LOGICAL job_opt_type = IKZ_EIN LOGICAL job_opt_type = M0_STOPP LOGICAL job_opt_type = TOLERANZ NUMERIC job_opt_type = COMP_CRV_X NUMERIC job_opt_type = COMP_CRV_Y NUMERIC job_opt_type = COMP_CRV_Z NUMERIC ;Drill cycles drill_type = G81 Drilling Y drill_type = G82 F_Drill Y Tempo_espera_prof_furacao_final drill_type = G83 Peck Y Tempo_espera_profundidade_furacao Primeira_prof_furacao Tipo_maquinacao Factor_avanco_primeira_furacao ; alterado drill_type = G84 Tapping Y Tempo_espera_profundidade_furacao Sentido_rotacao_retrocesso Passo_rosca Modo_alternativo Plano_maquinagem ; alterado drill_type = G840 Tapping Y Tempo_espera_profundidade_furacao Sentido_rotacao_retrocesso Passo_rosca Spindle_encoder_0 ; alterado drill_type = G85 Boring Y Tempo_espera_prof_furacao_final Plano_maquinagem ; alterado drill_type = G86 F_Boring Y Tempo_espera_prof_furacao_final Modo_alternativo Percurso_retrocesso_abcissa_plano_activo Percurso_retrocesso_ordenada_plano_activo ; alterado drill_type = G87 F_Boring Y ;Fourth axis indexial_4th_axis = Y ; acrescentado indexial_increment = 0.001 ; acrescentado init_cpos = Y ; acrescentado polar_4x = Y ; acrescentado
89
cartez_4x = Y ; acrescentado set_dir = Y ; alterado Fourth_axis_letter = C ; acrescentado ;Sim Five axis kinematic_type = TABLE_TABLE ; acrescentado spindle_direction = 0.0000 0.0000 1.0000 ; acrescentado rotate_axis_dir1 = 0.0000 0.0000 -1.0000 ; acrescentado rotate_axis_dir2 = 0.0000 -1.0000 0.0000 ; acrescentado rot_axis_base_pnt1 = 0.0000 0.0000 0.0000, 0.0000 0.0000 0.0000 ; acrescentado rot_axis_base_pnt2 = 0.0000 0.0000 0.0000, 0.0000 0.0000 0.0000 ; acrescentado abs_machine_coord = N ; acrescentado first_rot_axis_name = C ; acrescentado second_rot_axis_name = B ; acrescentado rot_axis_min_limit0 = 0 ; acrescentado rot_axis_min_limit1 = -5 ; acrescentado rot_axis_max_limit0 = 360 ; acrescentado rot_axis_max_limit1 = 110 ; acrescentado use_machine_limits = Y ; acrescentado auto_angle_pair = Y other_angle_pair = Y angle_change_limit = 30.0000 interplat_angle_step = 3.0000 interplat_for_dist = N interplat_distance = 5.0000, 0.1969 retract_distance = 100.0000, 3.9370 center_rot_mac_num = 20 enable_mx_edit = Y ; alterado pole_angle_tolerance = 0.5700 use_machine_limits = Y solution_for_start_angle = FIRST_SOLUTION Use_tool_H_Length = N GCode_part_coordinate = Y ;Wire Cut parameters Endp
90
Anexo G
Manual de Utilização do Post Builder
Após abrir o Post Builder, surge a seguinte janela. A partir daqui é possível criar um novo
Pós-Processador ou abrir um já existente para edição.
Após seleccionar o ficheiro “.pui”, aparece-nos uma janela onde definimos as principais
características e parâmetros da máquina, como os limites de eixos, velocidades de avanço e rotação
ou definição dos eixos rotativos.
91
O segundo separador (“Program Tool & Tool Path”) é onde se definem as rotinas de
programação do Pós-Processador. É aqui que se vão especificar os blocos NC que compõem cada
secção do programa. Como se pode observar, há um subconjunto de guias para “Program & Tool
Path”. A guia de programa é onde se organiza os blocos para cada secção do programa. Deve-se
seleccionar um bloco a partir do indicador que diz que “novo bloco” e então arrastá-lo para onde se
quiser na lista de blocos que compõem o início da Secção de Programas. Cada item na visualização
em árvore à esquerda apresenta mais secções do programa onde se podem adicionar blocos.
Os sub-separadores que apresentam os códigos G e M permitem especificar quais os
códigos de controlo que funciona na máquina em questão.
92
O sub-separador “Word Sequencing” permite especificar a ordem pela qual os blocos do
programa são dispostos. A maioria das máquinas exige que estes blocos se encontrem numa ordem
específica, como ilustrado na imagem abaixo.
O terceiro separador (“N/C Data Definitions”) é onde se define os blocos, as palavras e seus
os formatos. É possível atribuir um nome ao bloco na exibição em árvore à esquerda e, em seguida,
adicionar o bloco para diferentes secções do programa.
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No separador “Output Settings” especifica-se a extensão do arquivo gerado pelo Pós-
Processador no programa de CAD/CAM.
Por fim, o último separador (“Virtual N/C File”) é usado para a criação de ficheiros que são
utilizados na execução da simulação da máquina no próprio programa de CAD/CAM.
