Tecnologia de Comando Numérico 164399 Aula 8 Programação CN orientada aos Centros de Usinagem Prof. Edson Paulo da Silva

Tecnologia de Comando Numérico 164399

Aula 8

Programação CN orientada aos Centros de Usinagem

Prof. Edson Paulo da Silva

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Centros de UsinagemCentros de Usinagem

São máquinas operatrizes de usinagem equipadas com Comando Numérico e capazes de realizar diversas operações de usinagem como: faceamento, fresamento, madrilhamento, furação, roscamento, alargamento, abertura de canais, contornos em um plano, superfícies no espaço etc;

Operações típicas em Centros de Usinagem.

Tecnologia de Comando Numérico Prof. Edson P. da Silva

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:

Operações típicas em Centros de Usinagem.


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• Classificação dos Centros de UsinagemQuanto ao tipo de máquina:

– Centros de Usinagem Verticais: o eixo das profundidades (eixo z) é vertical;

– Centros de Usinagem Horizontais: o eixo das profundidades (eixo z) é horizontal;


Fig. CU vertical

Exemplo de Centro de Usinagem Vertical.

Fig. CU horizontal

Exemplo de Centro de Usinagem Horizontal.Fonte: Aryoldo Machado, 1990

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Quanto ao tipo de comando

– Os Centros de Usinagem podem ser equipados com:

– Comando Numérico comum (CN);

– Comando Numérico Computadorizado (CNC);

– Comando Numérico Adaptativo (CNA);

– Comando Numérico controlado por computador central (DNC);

Quanto ao número de eixos programáveis

Eixo: direção ao longo da qual ocorre o mov. da peça ou da ferramenta;

Eixo programável: cujo movimento se dá na forma ponto a ponto (rapidamente) e contínuo com avanço controlado. Pode-se ter CU com 2, 3, 4 ou mais eixos programáveis;

Eixos básicos: x, y, z;

Eixos rotacionais: a, b, c;

Eixos paralelos ( co-direcionais): u, v, w;


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Casos mais comuns

• CU com 2 eixos e programação continua no plano de trabalho xy. Os movimentos do eixo z (da profundidade) é também feito de forma automática, mas sem o controle interligado;


Fig. CU 2 eixosFig. 8.25

Centro de Usinagem Horizontal com dois eixos.

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• CU com 3 eixos: É o tipo mais comum que atende grande parte do trabalho de fabricação de peças tipo carcaça. Possui os três eixos básicos x, y e z programáveis e interligados;



Centro de Usinagem Vertical com três eixos.

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• CU com 4 eixos: Além dos três eixos básicos x, y e z programáveis, possuem ainda um outro eixo co-direcional ou rotacional programável:

x, y, z e b (Máquinas horizontais);

x, y, z e w (Máquinas horizontais);

x, y, z e a (Máquinas verticais);



Centro de Usinagem Horizontal com quatro eixos.

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• CU com mais de 4 eixos: Além dos três eixos básicos possuem ainda outros eixos rotacionais e/ou co-direcionais programáveis:

x, y, z, w e b;

x, y, z, a e w;


Fig. CU mais de 4 eixosFigs. 8.21 e 8.20

Centro de Usinagem Horizontal com cinco eixos.

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• .


Centro de Usinagem Pórtico cm seis e com sete eixos.

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• Sistema de referência e técnica de programação

Considerações preliminares.Diferentemente da programação dos CT, para os CU leva-se em conta o

espaço definido pelos três eixos básicos de programação x, y e z;No CT toda a programação baseia-se no plano de trabalho xz, onde se

dão os movimentos da ferramenta. Nos CU, além do percurso da ferramenta descrito o plano xy, existem as possibilidades de movimentos nos planos xz e yz, bem como simultaneamente nos três eixos xyz;

Portanto, para os CU com três ou mais eixos, o sistema de referência será composto de três eixo, x, y e z;

Fig. 16 Grucon


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– Técnica de programação - Plano de trabalho xy

• O movimentos são descritos considerando o centro da ferramenta (todas as ferramentas são giratórias => programa-se o contorno descrito pela linha de centro da ferramenta interceptando o plano de trabalho xy;

– Técnica de programação - Planos xz e yz

• O movimento é definido no programa pelo percurso descrito pela ponta da ferramenta, projetado no plano xz ou no yz;

• Considera-se como ponta da ferramenta o ponto de interseção da linha de centro da ferramenta com o plano paralelo a “xy” passando pela parte externa da ferramenta;

• A linha de centro da ferramenta é paralela aos planos xz e yz;


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– Critérios de programação

• Existem dois critérios básicos de preparação de ferramenta => dois critérios de programação:

1° Critério: Montagem com comprimento de ferramenta variando dentro de tolerâncias abertas:

- Baseia-se na hipótese de que todas as ferramenta sejam montadas com um comprimento de referência único, sendo que as diferenças reais existentes serão compensadas. O operador coloca na memória do comando o valor da diferença;

2° Critério: Montagem com comprimento de ferramenta variando dentro de tolerâncias restritas:

- Baseia-se no comprimento real da ferramenta sendo que somente os possíveis erros serão compensados. O operador coloca na memória do comando o valor do erro se o mesmo superar a tolerância prevista na peça;


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Programação dos Centros de UsinagemProgramação dos Centros de Usinagem

Resumidamente tem-se as seguintes possibilidades de variação que influem nos critérios de programação

1 - Máquinas com zero fico e zero flutuante (somente recursos);

2 - Máquinas com 2, 3, 4 ou mais eixos programáveis;

3 - Comprimento de ferramenta real sem tolerâncias e comprimento de ferramenta real perfeitamente definido e com tolerâncias;

Programação de máquinas com dois eixos

- Somente dois eixos principais x e y programáveis;

- Automatização do eixo da profundidade feita por outros mecanismos;

- A programação exige conhecimentos das funções e conceitos no plano;


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Programação de máquinas com três ou mais eixos

Preliminares

Distância de trabalho em x - DTx

DHe - Distância entre a LC do EA e a LC da mesa giratória à esquerda;

DHd - Distância entre a LC do eixo árvore e a LC da mesa giratória à direita;

A distância de trabalho em x será: DTx = DHe + DHd

Fig. 8.31


LC - Linha de CentroEA -Eixo Árvore

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Distância de trabalho em y - DTy

DV - Distância entre a LC do eixo árvore e o topo da mesa mesa giratória (limite superior do curso vertical da mesa)

DVmin - Distância entre a LC do eixo árvore e o topo da mesa giratória na sua posição mais baixa (limite inferior do curso vertical da mesa);

A distância de trabalho em y será: DTy = DV - DVmin;

Exemplo: DHd = DHe = 500mm, DV = 800mm, DVmin = 0mm

Assim: DTx = 500 + 500 = 1000mm (Distância de trabalho em x);

DTy = 800 - 0 = 800mm (Distância de trabalho em y);

Fig. 8.32


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Suponhamos que uma peça seja montada como indicado na figura abaixo:

Uma vez definida a posição da origem e conhecendo-se os campos de trabalho DTx e DTy defini-se os intervalos das funções x e y:

- Intervalo da função x: -500 x 500;

- Intervalo da função y: -600 y 200;

Fig. 8.33


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Face de referência do eixo árvore

- É a face perpendicular à LC do EA na qual o mandril da ferramenta (montado no eixo) tem a sua face de referência coincidente com esta;

- O movimento em z é descrito pela face de referência do eixo árvore através da coordenada z, partindo da origem do sistema de coordenadas cartesianas;

Fig. 8.34


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Distância da face de referência do EA à LC da mesa giratória - DC

- DC é uma variável medida ao longo do eixo z quando o EA está totalmente retraído e a mesa na posição mais próxima do cabeçote;

Fig. 8.35


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Campo de trabalho em z (DTz) e intervalo de variação

DCmin - distância da face de referência do EA até o centro da mesa, quando a face de referência do EA está o mais próximo possível da LC da mesa:

DTz = DC - DCmin;

Fig. 8.36


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Posição do plano xy em relação à LC da mesa - OSI

OSI - distância entre a LC da mesa e a origem do eixo z, medida ao longo da direção z.:

OSI > 0 - Quando a origem de z estiver à direita da LC da mesa;

OSI < 0 - Quando a origem de z estiver à esquerda da LC da mesa;

Exemplo: Suponha DC = 650mm e DCmin = 50mm

DTz = 650 - 50 = 600mm;

Escolhendo a origem em z com o valor OSI = 200 teríamos o campo de variação da função z dado por: -150 z 450;

Fig. 8.37


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Comprimento de ferramenta referenciado - CFr

CFr - distância medida ao longo do eixo z entre a face de referência do EA e a face de referência para acerto de ferramenta;

Partindo desta premissa tem-se que todas as ferramentas terão o mesmo comprimento para efeito de programa que é CFr;

Fig. 8.38


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Comprimento da ferramenta CF: distância medida em z entre a face de referência do EA e a ponta da ferramenta (ferramenta montada em mandril e este no eixo árvore - Face de Referência do mandril e do eixo árvore coincidentes);

Comprimento compensado das ferramentas CCi: chama-se de comprimento compensado de uma ferramenta qualquer de índice “i” a diferença do valor real do CF tirado do comprimento de referência única, , CFR, ou seja, CCi = CFr - CFi;

O valor de CCi é armazenado na memória da máquina em um arquivo cujo número é identificado pelo programa através de uma função auxiliar. Esta função associa à ferramenta o valor da compensação.

Fig. 8.39


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Face de trabalho FT: distância em z entre a LC da mesa e a face de trabalho (face da peça em execução);

Distância de aproximação rápida ou de folga CL: espaço entre a face de trabalho e a ponta da ferramenta, no fim do avanço rápido;

Face usinada: CL = 2mm, Face em bruto fundido ou forjado = 6 a 10mm

Distância para recuo em rápido e para posicionamento CK: distância que define o plano paralelo à face de trabalho onde se dá o posicionamento da ferramenta em x e y. CK e CL são às vezes coincidentes;

Distância de trabalho P: distância em z entre a face de trabalho e a profundidade final da usinagem a ser feita. Define a profundidade de um furo, o comprimento de uma rosca etc. Ela depende do tipo de ferramenta

Fig. 8.42Fig. 8.41


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Formulação para programação do eixo das profundidades

• Considera-se que a função z define a posição da face de referência do eixo árvore.

• Define-se como sendo Zs a coordenada em z que se programada, a ferramenta toca a face da peça:

Da figura da direita acima tem-se que: Zs = (Ft + CF) - OSI (Eq. básica);

Programação da coordenada para aproximação rápida Zr:

Zr = Zs + CL

Fig. 8.43 Fig. 8.44


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Programação da coordenada para profundidade final de trabalho Zf :

Zf = Zs - (P + Correções);

Programação da coordenada para retração rápida: Zk = Zs + CK;

Variação da equação básica de Zs para ferramentas com comprimento referenciado:

Zs = (CFr + Ft) - OSI

Esta equação é válida para ambos critérios de montagem da ferramenta, seja com precisão (CF) ou com possibilidade de acerto na montagem (CFr);

Fig. 8.45 Fig. 8.46


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Programação de CU

Função número de seqüência N (Já vista);

Funções de posicionamento X,Y (Já vistas);

Funções de posicionamento complementares Z, R, W:

Z± 43 - Função de posicionamento na profundidade

R ± 43 - Função de posicionamento auxiliar na direção Z e que é usada para programação do percurso da ferramenta em avanço rápido de posicionamento em ciclos fixos;

W ± 43 - Função de posicionamento auxiliar na direção Z (feito pelo descolamento da mesa) e que é existente em CU com 4 eixos de programação x,y,z,e w;

Funções preparatórias de seleção de planos;

Antes de programar os movimentos (por exemplo interpolações lineares ou circulares) é necessário definir o plano de trabalho no qual a interpolação se desenvolverá:

G18 - Seleção do plano xz;

G19 - Seleção do plano yz;


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Funções preparatórias para compensação de raio G41 e G42 (Já vistas);

Funções de posicionamento auxiliares que definem o centro do arco em interpolação circular I,J,K;

Funções dos eixos rotacionais (indexação):

A ± 43 - Função de posicionamento para rotação de eixo paralelo a x;

B ± 43 - Função de posicionamento para rotação de eixo paralelo a y;

C ± 43 - Função de posicionamento para rotação de eixo paralelo a z;

O valor numérico que segue a,b e c é um ângulo


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Funções auxiliares de compensação

Servem para compensar diferenças físicas entre as medidas das ferramentas e de dispositivos de localização e as medidas teóricas que utilizadas no programa;

H - para compensação de comprimento de ferramenta;

D - para compensação de variação de diâmetro nominal de ferramenta (complementa as informações para as funções preparatórias G41 e G42);

Internamente o comando possui um arquivo com um número definido de posições para memorizar a compensação do comprimento (com H) ou do diâmetro (com D), cujo valor entra manual e diretamente pelo painel de controle;

Exemplos:

H01 - estará associado a uma ferramenta cujo comprimento deve ser compensado 2,5mm;

H02 - estará associado a uma outra ferramenta cujo comprimento deve ser compensado 0,35mm;


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Programação de CU - Funções preparatórias para ciclos fixos

Ciclos fixos: são como pequenas sub-rotinas que perfazem, em um único bloco de informações, uma série de operações repetidas. Existem ciclos fixos de furação, roscamento, mandrilhamento etc....A maioria dos ciclos usados em CU seguem a seguinte expressão geral:

N___G___G98/G99 X__Y__Z__R__Q__P__F__L__LF;

N Número do bloco;

G Tipo de ciclo fixo;

G98/G99 Retorno ao ponto inicial ou ao ponto R respectivamente ao qual a ferramenta retorna após atingir a profundidade programada;

X,Y Coordenadas do centro da operação;

Z Profundidade;

R Ponto ao qual a ferramenta retorna após atingir o Z programado;

Q Profundidade em Z para ciclo de furacão com quebra de cavaco;

P Permanência;

F Avanço;

L Número de repetições;


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G81 - Ciclo fixo de furar

N___G81 G98 (G99) X__Y__Z__R__F__LF;

Peça exemplo

Fig. 8-3 Amic

Fig. 8-4 Amic


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Programa exemplo

G00 G90 G54 T1 LF; (mov. rápido, coord. abs., sist. coordenada, seleção ferramenta)

M6 LF; (troca de ferramenta)

G00 X0 Y0 M08 LF; (mov. rápido a até X=0 e Y=0, liga fluido refrigerante)

G43 H1 Z0.1 S325 M03 LF ( ativa compensação comp.de ferramenta no valor armazenado em H1, aproxima da peça em Z=0.1 e liga o eixo a 325 RPM)

G81 G99 X4.242 Y4.242 R0.1 Z-1.5 F3.25 LF; (Ciclo fixo, coord. furo 1)

X6.0 Y0 LF; (coord. do furo 2)

X4.242 Y-4.242 LF; (coord. do furo 3)

X0 Y-6.0 LF; (coord. do furo 4)

X-4.242 Y-4.242 LF; (coord. do furo 5)

X-6.0 Y0 LF; (coord. do furo 6)

X-4.242 Y4.242 LF; (coord. do furo 7)

X0 Y6.0 LF; (coord. do furo 8)

G80 LF; (cancela ciclo fixo)

G00 Z3.0 M9 LF; (Retraí em Z, desliga fluido refrigerante)

G28 Z0 LF; (Retorna a ponto inicial em Z)


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G82 - Ciclo fixo de furar com permanência

Tem a mesma função do ciclo G81, exceto que ao atingir a profundidade do furo a ferramenta permanece por um determinado tempo parada. É usado para se obter um acabamento melhor.

N___G82 G98 (G99) X__Y__Z__R__P__F__LF;

Fig. 8-5 Amic


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G83 - Ciclo fixo de furar quebra cavaco

É um ciclo de furar com retornos intercalados para quebra de cavaco. É usado em furos profundos (3x maior que o diâmetro). Se defere do ciclo G81 apenas pela presença do código Q (comprimento do retorno em z)

N___G83 G98 (G99) X__Y__Z__Q__R__F__LF;

Fig. 8-7 Amic


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G84 - Ciclo fixo de roscar Roscamento de furos previamente executados. É usado exclusivamente

para roscamento em CU. O endereço F especifica o passo da rosca ou avanço.

N___G84 G99 (G98) X__Y__Z__R__F__LF;

Se trabalhando com avanço por rotação=>Programa-se o passo como avanço. Exemplo: Seja Passo = 0.125 pol , programa-se F0.125 Se trabalhando com avanço por tempo => Programa-se o avanço Exemplo: Seja Passo = 0.125 pol e RPM = 130 programa-se F = RPM.P = 130x0.125 => F16.25

Fig. 8-7 Amic


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Usinando em intervalos iguais

Em CT ciclos fixos podem ser usados para usinar furos em intervalos iguais;

N___G84 G99 (G98) X__Y__R__F__LF;

N___G91 X__Y__L__LF;

O número de repetições é informado ao comando pelo endereço L.

Fig. 8-14


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Programa exemplo:

G00 G90 G54 T01LF (Mov. rápido, coord. abs., coord. sys. preset, , seleção ferramenta)

M6 LF; (Troca de ferramenta)

G00 X0 Y0 LF; (Mov. rápido até X=0 e Y=0)

G43 Z1.0 H1 S850 M03 LF; (ativa comp., Z=1.0, valor compensação, RPM, liga eixo)

M8 LF; (liga fluido refrigerante)

G81 G99 X1.0 Y1.0 Z-0.65 R0.1 F2.7 LF(Ativa ciclo de furar para o primeiro furo)G81 G99 X1.0 Y1.0 Z-0.65 R0.1 F2.7 LF(Ativa ciclo de furar para o primeiro furo)

G91 X0.707 Y0.707 L6 LF; (próximos 5 furos em coordenadas incrementais)G91 X0.707 Y0.707 L6 LF; (próximos 5 furos em coordenadas incrementais)

G00 G80 G90 Z1.0 LF; (Mov. rápido, cancela ciclo fixo, coord. abs., mov. até Z=1.0)

X4.535 Y1.0 LF; (posicionamento para o primeiro furo da segunda série)

G81 G99 Z-0.65 R0.1 F2.5 LF; (furar o primeiro furo da segunda série)G81 G99 Z-0.65 R0.1 F2.5 LF; (furar o primeiro furo da segunda série)

G91Y0.5 L4 LF; (próximos 3 furos em coord. incrementais)G91Y0.5 L4 LF; (próximos 3 furos em coord. incrementais)

G80 G90 LF; (cancela ciclo fixo, coord, abs.)

G00 Z2.0 M09 LF; (Mov. rápido até Z = 2.0 e desliga fluido refrigerante)

G28 Z0 LF; (retorna à posicao de referência)

M01 LF; (Parada do programa - opcional)


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G89 - Ciclo fixo de fresar

É um ciclo um pouco diferente dos demais. Uma vez atingida a profundidade definida por z os movimentos serão regidos por outras funções preparatórias de interpolação até que as fresagens se completem.

1 - Ferramenta move-se para a meta;

2 - Ferramenta move-se em rápido para o plano definido por R;

3 - Ferramenta move-se em avanço de trabalho para a profundidade z;

4 - Ferramenta descreve um caminho de corte previsto por funções preparatórias de interpolação;

5 - Com a função G80 o ciclo é cancelado;

6 - O próximo bloco entra para a “memória ativa”;

Fig. 8.74 Aryoldo


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