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Programador de Máquina CNC - Fresadora André Félix Formação Inicial e Continuada + IFMG André Félix Programador de Máquina CNC - Fresadora 1ª Edição Belo Horizonte Instituto Federal de Minas Gerais 2021 FICHA CATALOGRÁFICA Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) F316p Félix, André Fonseca. Programador de máquina CNC Fresadora [recurso eletrônico] / André Félix. – Belo Horizonte: Instituto Federal de Minas Gerais, 2021. 59 p. : il. color. E-book, no formato PDF. Material didático para Formação Inicial e Continuada. ISBN 978-65-5876-107-5 1. Manufatura. 2. Fresagem. 3. Programação. I. Félix, André. II. Título. CDD 670.425 Catalogação: Rejane Valéria Santos (a) - CRB-6/2907 Índice para catálogo sistemático: Manufatura auxiliada por computador - 670.425 Pró-reitor de Extensão Diretor de Programas de Extensão Coordenação do curso Arte gráfica Diagramação Carlos Bernardes Rosa Júnior Niltom Vieira Junior André Félix Ângela Bacon Eduardo dos Santos Oliveira © 2021 by Instituto Federal de Minas Gerais Todos os direitos autorais reservados. Nenhuma parte desta publicação poderá ser reproduzida ou transmitida de qualquer modo ou por qualquer outro meio, eletrônico ou mecânico. Incluindo fotocópia, gravação ou qualquer outro tipo de sistema de armazenamento e transmissão de informação, sem prévia autorização por escrito do Instituto Federal de Minas Gerais. 2021 Direitos exclusivos cedidos ao Instituto Federal de Minas Gerais Avenida Mário Werneck, 2590, CEP: 30575-180, Buritis, Belo Horizonte – MG, Telefone: (31) 2513-5157 Sobre o material Este curso é autoexplicativo e não possui tutoria. O material didático, incluindo suas videoaulas, foi projetado para que você consiga evoluir de forma autônoma e suficiente. Caso opte por imprimir este e-book, você não perderá a possiblidade de acessar os materiais multimídia e complementares. Os links podem ser acessados usando o seu celular, por meio do glossário de Códigos QR disponível no fim deste livro. Embora o material passe por revisão, somos gratos em receber suas sugestões para possíveis correções (erros ortográficos, conceituais, links inativos etc.). A sua participação é muito importante para a nossa constante melhoria. Acesse, a qualquer momento, o Formulário “Sugestões para Correção do Material Didático” clicando nesse link ou acessando o QR Code a seguir: Para saber mais sobre a Plataforma +IFMG acesse https://mais.ifmg.edu.br/ Formulário de Sugestões http://forms.gle/b873EGYtkvK99Vaw7 https://mais.ifmg.edu.br/ Palavra do autor Prezado aluno, você está prestes a entrar no mundo da Indústria 4.0 – especificamente na programação de máquinas operatrizes comandadas por Controle Numérico Computadorizado (CNC). Os profissionais das indústrias de manufatura metal-mecânica, principalmente os trabalhadores formados no “chão de fábrica” perdem, muitas vezes, a oportunidade de alcançar postos mais avançados na hierarquia por não conseguirem compreender o avanço da Indústria 4.01 A Indústria 4.0, apesar deste termo estar em grande discussão nestes últimos anos, já estava presente com outros títulos nas máquinas operatrizes desde muito tempo. Hoje, o forte dessa tecnologia não é só automatizar as máquinas, mas sim, interligar os processos e agilizar a produção. Para isso não basta só as máquinas evoluírem, as pessoas, os profissionais também devem evoluir. O operador de máquinas sem um conhecimento de programação não tem como fazer essa ligação com a eficácia esperada pela indústria. O que se busca ofertar aqui é habilitar o operador de máquina, seja ele recém formado em engenharia, cursos técnicos ou de especialização como ferramenteiros, ou até mesmo o iniciante na usinagem de metais, a programar a execução de usinagem de peças simples em fresadoras de 3 eixos, no comando Siemens Sinumerik facilitando o avanço do conhecimento e diminuindo o gap existente entre o aprendiz e os que já trabalham com tal tecnologia. Para que se atenda a este objetivo, o aluno será a) nivelado ao conhecimento básico de desenho, onde serão apresentadas as tecnologias inicias na interpretação de desenho técnico mecânico; b) Conhecerá os códigos utilizados no comando Siemens 4.7, c) Executará programas na linguagem G ISO, por meio do uso dos códigos já apresentados, e poderá simular os programas acessando a página da Siemens onde fará o download. Bons estudos! André Félix. Apresentação do curso Este curso está dividido em três semanas, cujos objetivos de cada uma são apresentados, sucintamente, a seguir. SEMANA 1 Nivelamento de interpretação em desenho e nivelamento dos conhecimentos de cálculos de RPM e Vc. SEMANA 2 Nivelamento dos conhecimentos sobre coordenadas cartesianas e ferramentas a serem utilizadas nas usinagens em máquinas CNC. SEMANA 3 Nivelamento de metodologia na execução de programação de peças para usinagem em fresadores de 3 eixos. Carga horária: 30 horas. Estudo proposto: 2h por dia em cinco dias por semana (10 horas semanais). Apresentação dos Ícones Os ícones são elementos gráficos para facilitar os estudos, fique atento quando eles aparecem no texto. Veja aqui o seu significado: Atenção: indica pontos de maior importância no texto. Dica do professor: novas informações ou curiosidades relacionadas ao tema em estudo. Atividade: sugestão de tarefas e atividades para o desenvolvimento da aprendizagem. Mídia digital: sugestão de recursos audiovisuais para enriquecer a aprendizagem. Sumário Semana 1 – Desenho: O início de tudo ........................................................... 2 1.1. Desenho Mecânico .............................................................................. 2 1.1.1. Vistas ................................................................................................... 3 1.1.2. Linhas .................................................................................................. 4 1.1.3. Cortes e Seções ................................................................................... 6 1.2. Fresagem ............................................................................................. 8 1.2.1. Cálculos ............................................................................................. 10 Semana 2 – Preparação para programação .................................................. 16 2.1 Coordenadas Cartesianas .................................................................. 16 2.2 Ferramentas utilizadas em fresadoras ............................................... 19 Semana 3 – Programação em Máquina CNC................................................ 21 3.1 Programação em fresadoras - CNC ................................................... 21 3.2 Lista de Comandos ............................................................................ 25 3.3 Programa para fresadoras ................................................................. 30 3.4 Simulador ........................................................................................... 34 Referências ................................................................................................... 35 Currículo do autor .......................................................................................... 37 Glossário de códigos QR (Quick Response) ................................................. 39 file:///C:/Users/niltom.vieira/Downloads/(E-book%20+IFMG)Industria%204.0_Programador%20de%20Máquina%20CNC%20-%20FRESADORA_revisto.docx%23_Toc83289746 file:///C:/Users/niltom.vieira/Downloads/(E-book%20+IFMG)Industria%204.0_Programador%20de%20Máquina%20CNC%20-%20FRESADORA_revisto.docx%23_Toc83289753 file:///C:/Users/niltom.vieira/Downloads/(E-book%20+IFMG)Industria%204.0_Programador%20de%20Máquina%20CNC%20-%20FRESADORA_revisto.docx%23_Toc83289758 2 Mídia digital: Antes de iniciar os estudos, vá até a sala virtual e assista ao vídeo “Apresentação do curso”. 1.1. Desenho Mecânico A usinagem em máquinas CNC não difere da usinagem em máquinas convencionais quando o assunto é interpretação do que se vai fazer, ou seja, o que vamos usinar. Várias formas são utilizadas para que se possa informar ao operador de máquinas o que queremos, contudo, nada melhor do que desenhar. Agora! Desenhar não é rabiscar ou rascunhar, é fazer com que a informação que se deseja passar seja interpretada por todos que necessitam. Vamos a um exemplo, a Figura 1 mostra um desenho que o cliente entregou ao fabricante e que mais tarde, buscaria a peça. Figura 1 - Desenho feito pelo cliente. Fonte: o próprio autor. Objetivos Nesta semana, você poderá verificar seu conhecimento em desenho técnico mecânico e relembrar conceitos que tenha esquecido. Aprenderá sobre cálculos de velocidades de usinagem e verá que é necessário os valores certos para uma boa programação. Semana 1 – Desenho: O início de tudo q u a d ra d o d e 5 c m q u a d 2 c m 3 Dica do Professor: Fazer desenhos de peças de modo rascunho é uma ferramenta importante para que possamos entender de forma rápida o que o cliente está pedindo. Assim, sugiro que pegue uma folha e desenhe o que você entendeu da solicitação do cliente no exemplo. É possível que o que o técnico entendeu do rascunho do cliente, não seja exatamente o que o cliente desejava. Nesse caso, um desenho dentro das normas técnicas deve ser feito. É fundamental, então, o entendimento das normas de desenho. Para quem desenha e para quem interpreta. Neste capítulo vamos abordar uma revisão de desenho, concentrando na interpretação. 1.1.1. Vistas As vistas do desenho mecânico estão baseadas na ABNT NBR 10067, onde descreve o princípio geral da representação. Vamos iniciar pelos Diedros. Uma representação pode ocorrer no 1º ou no 3º diedro, Figura 2. Figura 2 – Simbologia de 1º e 3º diedros Fonte: ABNT- NBR 10067, (1995) Atenção: Entender em que diedro se encontra o desenho é um facilitador para interpretar o desenho final. Ele é responsável pelo rebatimento das vistas (Figura 3). 4 Figura 3 - Representações de desenho nos diedros Fonte: adaptado de ABNT- NBR 10067 (1995) 1.1.2. Linhas Outra questão a ser observada são as linhas utilizadas para desenhar: Linhas cheias, tracejadas, traço e ponto, são importantíssimas para a definição clara da figura. A NBR 8403 caracteriza as linhas conforme Figura 4. 5 Figura 4 - Quadro sobre tipos de linhas conforme ABNT 8403 Fonte: ABNT – NBR 8403, (1984). 6 Interpretar corretamente as linhas pode ajudar a entender o desenho mesmo sem todas as vistas, Figura 5. Figura 5 - Uso de linhas não visíveis Fonte: Adaptado de ABNT – NBR 10126, (1984). Na Figura 5, o uso da linha tracejada ajudou a entender se o furo seria passante ou não. Dica do Professor: Uma observação importante que não será abordada nesta revisão, é sobre as cotas. A cotagem, que você já deve conhecer, não pode ser feita fora das normas, linhas de chamada que se cruzam, cotagem em linhas tracejadas, falta de simbologia de quadrado, simbologia de diâmetro ou simbologia de roscas, devem ser observadas. 1.1.3. Cortes e Seções A NBR 10067 ainda nos ajuda a entender os cortes e seções. São recursos técnicos necessários para expor uma parte não visível do desenho, Figura 6. Furos, ranhuras, detalhes, podem não ser expressos na primeira vista ou em vistas auxiliares, mas que fazem parte do conjunto ou são extremamente importantes. 7 Figura 6 - Corte em seção Fonte: Adaptado de ABNT – NBR 12298, (1995). Atenção: Busquem aprofundar em desenho técnico mecânico. Um operador de máquinas deve conhecer muito bem dessa ferramenta que é a base auxiliadora na produção de qualquer peça. Dica do professor: Existem vários livros e materiais com informações básicas sobre desenho. Atentem ao desenhar um rascunho, ele deve trazer todas as informações necessárias para que outros possam lê-lo e construir a peça proposta. Atividade: Na nossa sala virtual, faça a atividade 1 “interpretação de desenhos, para que se possa melhorar o aprendizado. Mídia digital: Na próxima página vamos introduzir como funciona uma fresadora e os cálculos necessários para uma boa operação. Para facilidar a visualização, vá até o YouTube e digite “fresamento industrial em aço”, escolha um filme e veja o funcionamento da fresadora. 8 1.2. Fresagem A fresagem é um processo de usinagem mecânica, feito por fresadoras e ferramentas especiais chamadas fresas. Consiste na retirada do excesso de metal ou sobremetal da superfície da matéria-prima Figuras 7 e 8. Figura 7 – Fresadora Ferramenteira convencional – Marca KONE Fonte: https://www.kone.com.br/produtos/fresadoras-ferramenteiras/kfe-5/ (Acessado em 10 jul. de 2020) Figura 8 – Fresadora CNC – Marca ROMI. Fonte: https://www.romi.com/produtos/linha-romi-d/ (Acessado em: 10 jul. 2020). 9 Figura 9 – Movimento de corte, avanço e penetração da ferramenta no processo de fresamento. Fonte: Adaptado de http://www.lmp.ufsc.br/.(Acessado em: 10 jul. 2020). Na fresagem, a remoção do sobremetal da peça é feita pela combinação de dois movimentos efetuados ao mesmo tempo. Um dos movimentos é o de rotação da ferramenta (fresa) e o outro é o movimento da mesa da máquina, onde é fixada a peça a ser usinada. Figura 9 e 10. Figura 10 – Usinagem de uma peça em alumínio. Fonte: http://usinagemonline.blogspot.com/2016/10/vantagens-e-desvantagens-de-maquina- cnc.html.(Acessado em 30 set. 2020) Um resultado eficiente de uma usinagem, depende não só da máquina e ou da ferramenta, mas também das velocidades de usinagem programadas mecanicamente (em http://usinagemonline.blogspot.com/2016/10/vantagens-e-desvantagens-de-maquina-cnc.html.(Acessado http://usinagemonline.blogspot.com/2016/10/vantagens-e-desvantagens-de-maquina-cnc.html.(Acessado 10 máquinas convencionais) ou eletronicamente (em máquinas automáticas). O cálculo certo das velocidades depende da operação, da ferramenta, da fresadora, do montante a tirar, do acabamento desejado e, principalmente, do tipo de matéria prima a ser usinada. 1.2.1. Cálculos As operações na fresadora também dependem de cálculos. A velocidade (RPM ou S) e o avanço (F) devem ser bem estabelecidos para que se garanta acabamento conforme desejado e, principalmente, a durabilidade da ferramenta. A rotação é a velocidade aplicada ao giro da ferramenta, é definida pela quantidade de rotação (de giro) da ferramenta que é possível em um minuto. O cálculo da rotação é dependente do tipo de material a ser usinado. Cada material apresenta uma velocidade de corte (VC), sendo um valor comercialmente tabelado - Tabela 1 - Velocidade de Corte para usinagem na fresadora. Assim calculamos a rotação e o avanço: 𝑆 = vc × 1000 𝜋 × 𝑑 S= rotação ( rpm) vc= velocidade de corte (m/min) = pi d = diâmetro da ferramenta (mm) Além do cálculo da RPM para a fresagem, é necessário calcularmos a velocidade da mesa onde a matéria prima está presa. O avanço corresponde em quantos milímetros a mesa se desloca em um minuto. O avanço é dado pela equação: szfzF F= avanço (mm/min) fz= avanço por dente (mm/dente) z= quantidade de dentes S = rpm Observe que a variável fz corresponde ao número de dentes da ferramenta, isto faz sentido, pois se a ferramenta tem muitos dentes o corte ficará mais fácil, isto é, o avanço poderá ser maior. Para descobrir o Fz, consulte a Tabela 2 - Avanço por dente da fresa . Pratique! 11 Qual a RPM indicada para fresar em desbaste uma placa de aço macio (ABNT 1020) com uma fresa com haste - HSS - com 15 mm? Observando a tabela 1, a Vc de uma placa de aço 1020 para desbaste está entre 16 e 18, assim, utilizaremos 17 m/min. RPMS 360 15 100017 Atividade: Ao desenvolver a atividade-exemplo acima observe que a velocidade de corte (Vc) deve ser coletada em tabelas, isto é necessário pois a Vc varia com o material a ser usinado. Na internet e em livros próprios tem várias tabelas para nos auxiliar. Mídia digital: Vá até o YouTube e pesquise “ Fundamentos dos Processos de Usinagem ”, para complementar seus conhecimentos. 12 Tabela 1 - Velocidade de Corte para usinagem na fresadora. Fonte: Adaptado de https://fdocumentos.com/document/tabela-para-avanco-de-corte-fresa.html (acessado em 10 jul. 2020) https://fdocumentos.com/document/tabela-para-avanco-de-corte-fresa.html 13 Tabela 2 - Avanço por dente da fresa Fonte: Adaptado de https://slideplayer.com.br/slide/1613377/ (acessado em 10 jul. 2020) https://slideplayer.com.br/slide/1613377/ 14 Nos encontramos na próxima semana. Bons estudos! Dica do Professor: O avanço por dente mede o quanto o dente de uma ferramenta pode avançar cortando a matéria prima, também é um dado retirado de tabelas, pois é variável tanto pelas características da matéria- prima quanto pelo tipo de ferramenta de corte. Atividade: Consulte alguns sites de fabricantes de ferramentas e procure por “mitsubishicarbide”. Em seguida, para concluir a primeira semana de estudos, vá até a sala virtual e faça a atividade final da semana 1. 15 16 Mídia digital: Agora que você já conhece as máquinas fresadoras e sabe fazer os cálculos para obter a RPM e a Velocidade de Corte, inicie a semana visitando novas páginas de internet em busca das imagens. Utilize das palavras chaves como Fresadoras, Centro de Usinagem, ROMI, KONE, Fresas de topo e outras. Em seguida, vá até a sala virtual e assista a videoaula 2. 2.1 Coordenadas Cartesianas Independente de qual máquina estamos falando, o sistema cartesiano é o princípio orientativo para o movimento dos eixos da máquina. Compreende em planos que, tomados por um ponto de referência (X=0, Y=0 e Z=0), possa desenhar o trajeto da ferramenta. Vejamos! Pegue uma folha quadriculada e desenhe os eixos cartesianos. Dê o nome de eixo X ao eixo que está na horizontal e eixo Y ao eixo que está na vertical. Considere a interseção desses eixos como o ponto zero. Distribua ao longo da linha vários pontos de mesmo tamanho. Dica do Professor: pegue uma régua e a cada 5 mm coloque um traço sobre o eixo X e faça o mesmo sobre o eixo Y. Objetivos Transferência de conhecimento e execução de exercícios sobre coordenadas cartesianas, usinagem e pesquisa de máquinas operatrizes. Atenção: Como explicado no capítulo anterior, para entender ou até fazer um programa para máquina CNC não basta saber as especificidades do comando, ou os cálculos. O entendimento da máquina em seu movimento é dependente da forma da peça. O perfil do produto é construído quando todos os pontos cartesianos determinados são alcançados pela ferramenta durante a usinagem. Semana 2 – Preparação para programação 17 Projete os valores da tabela abaixo no quadrante que você construiu. pontos X Y A 70 0 B 70 20 C 60 30 D 20 30 E 10 20 F 0 20 Faça Você! pontos X Y pontos X Y A 40 0 J 30 58 B 50 4 K 20 52 C 60 8 L 18 50 D 68 20 M 12 40 E 70 30 N 10 30 F 68 40 O 12 20 G 60 52 P 18 10 H 50 58 Q 20 08 I 40 60 R 30 2 Os comandos de máquina CNC conseguem interpretar os pontos cartesianos em duas formas, na forma absoluta e na forma incremental. 18 Vamos construir a imagem do exercício-exemplo abaixo conforme coordenadas incrementais. pontos X Z A 70 0 B 00 20 C -10 10 D -40 0 E -10 -10 F -10 0 Atenção: É justo chamar a atenção para o seguinte ponto da atividade anterior: que o resultado é realmente igual ao resultado do exercício com coordenadas absolutas, porém os números são diferentes, por causa do conceito de coordenadas INCREMENTAIS – lembre- se!. Dica do Professor: Sobre coordenadas, temos: Coordenadas absolutas: são pontos definidos no sistema cartesiano onde a referência sempre será o ponto zero, ou seja, o cruzamento entre abscissa e ordenada. Os valores dos exercícios- exemplos anteriores, foram inseridos pela forma absoluta. Coordenadas incrementais: são pontos inseridos no sistema cartesiano onde a cada ponto desenhado se torna o ponto de referência para o próximo ponto. Isto é, se o ponto 1 foi x=5 e y=5 e o próximo ponto for x=15 e y=15 significa que o ponto final não será x=15 e y=15 mas sim x=20 e y=20. Outra característica a ser observada nas coordenadas incrementais é que o ponto negativo não significa que o ponto estará noutro quadrante, mas sim, que será no sentido esquerdo do ponto definido anteriormente. 19 2.2 Ferramentas utilizadas em fresadoras Atenção: A máquina utilizada no processo de fresagem é denominada fresadora, (Figuras 7 e 8 lá nas páginas anteriores) e as ferramentas utilizadas nas fresadoras são denominadas fresas. As fresas podem trabalhar em sua posição vertical, (Figura 9 – nas páginas anteriores) horizontal ou radial. São ferramentas compostas de aço (HSS) ou em sua maioria de carbeto de silício. Hoje, muitas ferramentas são de cerâmica, mas pelo custo ainda serem altos, as de carbeto ou tungstênio são as mais populares. As ferramentas verticais conhecidas como fresas de topo com hastes tem sua função específica em rasgos ou planos, são formadas por hélice ou dentes e compostas por números múltiplos de dois. Desbastes em volume são feitas por fresas denominadas planetárias ou cassetes. São indicadas para grandes desbastes e são formadas por um conjunto de pastilhas de tungstênio que formam os dentes de corte. Essas pastilhas intercambiáveis são substituídas sempre que se desgastam ou quebram. Tem formatos diversos pois, para cada tipo de material ou tipo de usinagem, um tipo de pastilha é indicado. Atividade: Vá até a sala virtual e realize a atividade “Coordenadas”. 20 Dica do Professor: Não foi muito explorado aqui nesta semana o tipo de máquina, mas poderá ser feito por você. Basta procurar na internet sobre fresadoras. Lá você vai encontrar três tipos de máquinas: Fresadoras verticais que são indicadas para serviços mais complexos ricos em detalhamento e mudança de direção contínua. As máquinas horizontais, utilizadas para construção de peças robustas onde se utiliza fresas cilíndricas. Essas fresadoras são indicadas para construção de engrenagens. As máquinas universais podem fazer as duas operações apresentadas acima, contudo, muito utilizadas para grandes desbastes. São máquinas robustas e aguentam o tranco no desbaste bruto de materiais. As ferramentas trabalham em movimento rotatório que, combinado com o movimento linear da mesa (avanço), usinam desbastando e retirando material. Mídia digital: Vamos terminar esta semana com visitas à internet, pesquise por “ferramentas de fresamento”. Existem empresas tradicionais na fabricação das ferramentas para fresar, hoje (Outubro de 2020) estão ativas as marcas como Sandivik, Mitsubishicarbide.net e Iscar. Cada empresa dessas tem sua página na internet e oferece uma interface muito fácilpara quem acessa a página. Essas empresas podem ter páginas educativas com as quais você poderá interagir e experimentar os cálculos que aprendemos e outros. Nos encontramos na próxima semana. Bons estudos! 21 3.1 Programação em fresadoras - CNC As máquinas CNC são máquinas operatrizes comandadas por Controle Numérico Computadorizado. Esses controles, também conhecidos como comandos, podem ser diferentes em uma mesma fabricante de máquinas. Cada comando tem suas particularidades em códigos, ou seja, um comando pode ter um código que o outro não tenha e executa tal função, contudo todos os comandos têm uma base geral de códigos conhecida como Código ISO (International Organization for Standardization). Optamos por trabalhar com o comando SIEMENS que é bem próximo do comando ISO e de fácil aprendizagem. Para iniciarmos um programa, devemos conhecer para qual fresadora esse programa está sendo preparado, isso nos ajuda a explorar os recursos da máquina. Uma fresadora que tenha apenas três eixos (X, Y e Z) é conhecida como fresadora CNC; caso essa máquina tenha mais que três eixos (X, Y, Z, A, B) passa a ser conhecida como centro de usinagem. Figura 11. Objetivos Aqui você vai ver como se programa. Serão apresentados os comandos, pequenos programas e oportunidades para você programar, inserindo os códigos na estrutura do programa. Mídia digital: Visite a página da Siemens e conheça a empresa, procure na internet por “Siemens”. Em seguida, vá até a sala virtual e veja a aula 3 “programação”. Semana 3 – Programação em Máquina CNC 22 Figura 11 - Eixos A e C além dos eixos X, Y e Z Fonte: http://www.etepiracicaba.org.br/cursos/apostilas/mecanica/3_ciclo/automacao_cnc.pdf (acessado em outubro de 2020) Uma boa dica para sabermos se a fresadora tem mais que três eixos é utilizar a regra da mão direita. Esa regra permite localizar os eixos e seus sentidos, além de indicar se é um centro de usinagem ou uma fresadora CNC. Figura 12. Figura 12 - Regra da mão para auxiliar na disposição dos eixos cartesianos Fonte: http://cnctecnologia.no.comunidades.net (acessado em out de 2020) http://cnctecnologia.no.comunidades.net/ 23 Dica do professor: Se a máquina tiver mais eixos que seria possível checar com a regra da mão direita, então, podemos afirmar que é um Centro de Usinagem. A regra da mão direita para localização dos eixos é similar à regra conhecida como a regra de Fleming – O dedo médio sempre direcionado ao eixo árvore. Você pode procurar mais informações sobre a regra da mão direita procurando na internet por “regra da mão direita cnc” ou “regra de Fleming”. Muito bem! Uma vez conhecida a máquina, vistos os eixos, podemos iniciar a programação, e o início se dá com o entendimento do que deve ser feito e como fazê-lo. Não confunda executar o programa com fazer o programa. Estamos fazendo o programa, então precisamos de dados e uma certa organização: a) o que será feito? b) Quais as ferramentas vou precisar? c) Quais os parâmetros definidos? d) Por onde começar? Atividade: A ordem é limpar (acabamento) os quatros lados de uma peça de aço 1045 utilizando uma fresa HSS de 20 mm e 6 arestas. Procure responder: a) o que será feito? b) Quais as ferramentas vou precisar? c) Quais os parâmetros definidos? Obter o valor de S: e de F: Por onde começar? Para ajudar nas respostas é interessante que se faça um rascunho do que você entendeu do formato da peça e indique o ponto de partida, ou melhor, o zero peça – veja a Figura 13. Uma vez a matéria prima já preparada e presa na mesa da fresadora, deve-se definir para a máquina os pontos de referência chamados de zero peça e zero máquina. No caso de usinagem em fresadora, o zero máquina é definido por default. O zero peça deve ser informado à máquina no processo de setup. A usinagem sempre tem que começar por um ponto. A definição do ponto de início pode caber ao operador, ao programador ou vir expresso no desenho do produto. Sempre que esse ponto for indicado no desenho ou em um rascunho, devemos utilizar uma simbologia própria (um círculo com um quadrante pintado) conforme Figura 13. 24 Figura 13 - Esquema da definição do zero peça na peça Fonte: http://usinagemonline.blogspot.com/2014/ (acessado em 07 de fev.2021) Atenção: O ponto definido no esquema recebe o nome de zero peça. Uma peça pode receber vários pontos de referência e, para cada zero definido atribui-se um código de programação. Normalmente, o zero peça inicia-se sempre no X0 e no Y0 Dica do professor: Analise bem o que será feito. Faça um rascunho de onde a ferramenta vai começar, onde está o zero peça e o zero máquina. Com as respostas nas mãos podemos iniciar a programação. Para executar o programa, deve-se preparar a máquina, fixar a peça e iniciar o programa. Boa sorte! Atenção: Este material e portanto a programação que será vista a seguir, estão baseados na programação de fresadoras (centro de usinagem) em comando Siemens Sinumerik 828 d. As funções abaixo são utilizadas na maioria dos comandos: Função N = Número seqüencial Função G = Função preparatória Funções X, Y, Z = Funções de posicionamento Função T = Seleciona ferramenta Função S = Velocidade de Rotação http://usinagemonline.blogspot.com/2014/ 25 Função F = Velocidade de avanço Função M = Funções Miscelâneas/auxiliar Ciclos = Sub rotinas específicas para uma atividade A função N determina o número da linha, isso ajuda na localização de operação dentro do emaranhado de linhas de um programa. As funções do grupo G são funções preparatórias e determinam a operação que será executada pelo comando; essas operações são tabeladas (Lista de Comandos) e podem ter pequenas variações de comando para comando. No caso do comando Siemens para fresadoras, essas funções são dadas pela letra G seguida de um número e podem ser ainda Modais e Não Modais. MODAIS – São as funções que uma vez programadas permanecem na memória do comando, valendo para todos os blocos posteriores, a menos que modificados ou cancelados por outra função. NÃO MODAIS – São as funções que todas as vezes que requeridas, devem ser programadas, ou seja, são válidas somente no bloco que as contém. As funções de posicionamento determinam os pontos para onde a ferramenta se deslocará. Está totalmente ligado aos planos cartesianos estudados anteriormente. A função T determina o número da ferramenta (do inglês Tools), isto é, para a primeira ferramenta a ser utilizada determina-se T1, para segunda T2 e sucessivamente. A função S é a velocidade (RPM) determinada para a usinagem em questão. A função F é o avanço determinado para a usinagem em questão. A função M são funções auxiliares, que ajudam um determinado comando. Pode também apresentar pequenas variações entre comandos. Os ciclos são funções (pré- programadas) pré-programadas nas máquinas, executam tarefas específicas, como rasgo, furos etc. 3.2 Lista de Comandos Abaixo apresentamos uma lista de funções e ciclos utilizados em fresadoras com comando Siemens. Para alguns comandos serão apresentados exemplos e ou explicações. 26 G00 - Avanço rápido O avanço rápido pode ser utilizado sempre que se precisa movimentar rapidamente a ferramenta até um ponto determinado. Não utilizar o G0 com a ferramenta em corte, recomenda-se não utilizar o G0 sem que a ferramenta esteja em rotação. Não respeitar essas regras pode danificar a máquina, quebrar a ferramenta ou não ter a forma final da usinagem conforme especificado. O comando G0 anula o comando G1 e vice e versa. G01 - Interpolação linear G02 - Interpolação circular Horária G03 - Interpolação circular Anti-horária Figura 14 - Esquema do movimento da ferramenta sob o comando G03 Fonte: o próprio autor. Os comandos G2 e G3 anulam os comandos lineares (G0 e G1). Isso quer dizer que, após o uso de G2 ou G3, deve-se inserir G0 ou G1 caso desejem movimentos lineares (interpolação linear). Os comandos G2 e G3 executam atividades circulares. G2 sentido horário e G3 sentido anti-horário. Para o uso desses comandos faça: a) leve a ferramenta com G0 ou G1 para o início do arco (definir X e Y iniciais), b) Utilizando G2 ou G3 define-se o X e Y do ponto final do arco e, na mesma linha complete com o raio do arco utilizando CR=XX. Veja o exemplo: G3 X0 Y10 CR=25. COMANDO ESPECIAL VER G111. Figura 14 G04 - Tempo de permanência G17 – Plano de trabalho XY G18 – Plano de trabalho XZ G19 – Plano de trabalho YZ G40 – Cancela compensação do raio da ferramenta G41 – Ativa compensação do raio da ferramenta (esquerda) G42 – Ativa compensação do raio da ferramenta (direita) Os comandos G40, G41 e G42 compreendem um conjunto de ações de compensação de ferramenta. A compensação de ferramenta é utilizada quando não se quer calcular a distância entre o centro da ferramenta e a tangência da ferramenta com a peça a ser cortada. A Figura 15 ajuda a interpretar a questão. G41 é utilizado quando a usinagem é feita à 27 esquerda do perfil no sentido da seta. G42 é utilizado quando a usinagem é feita à direita do perfil no sentido da seta. G40 é utilizado sempre que for cancelar a ação de compensação, devendo ser inserido no final do programa ou quando houver uma operação de furar utilizando broca. Figura 15 - Ação das funções G40, G41 e G42. Fonte: o próprio autor. G53/G500 – Transferência do zero peça para zero máquina G54 a G57 – Sistema de Coordenada de trabalho - zero peça A definição de zero peça e zero máquina se resume em referência cartesiana para o programa. Zero Máquina (G53) são os pontos em X, Y e Z onde se inicia a contagem métrica na máquina. Nem sempre conseguimos coincidir o início da usinagem de uma peça com a referência máquina, e nem há necessidade de ser. O início de usinagem em uma peça se dá pela referência que é determinada pelo operador. É onde vai se iniciar a usinagem. A determinação é reconhecida pela máquina/programa através dos comandos G54 em diante. Podemos ter mais de um zero peça, neste caso, cada zero será alocado em um G. Por exemplo zero 1 - G54, zero 2 - G55, zero 3 - G56... É muito importante definirmos ou sabermos onde está alocado a referência peça. Exemplo: caso o zero peça em Z esteja na base inferior da peça, qualquer valor negativo perfurará a mesa da máquina. G60 – Posicionamento exato - deixando os cantos vivos, sem o contorno de suavização G64 – Controle contínuo da trajetória (chanfrando os cantos) G70 – Referência unidade de medida (polegada) G71 – Referência unidade de medida (métrico) G90 – Sistema de coordenadas absolutas G91 – Sistema de coordenadas incrementais G94 – Estabelece avanço mm / minuto G95 – Estabelece avanço mm / rotação G111 – Interpolação polar Funções especiais O comando G111 contribui para auxiliar na execução de furações dispersas em torno de um centro definido. O comando é utilizado quando não estão especificadas as coordenadas para cada furo, Figura 16. Zero peça está definido pela simbologia. Figura 16. G41 G42 sem G41 sem G42 28 Figura 16 - Aplicação do comando G111 Fonte: https://pt.slideshare.net/neves1566/apresentao-cnc-resumida (Acessado em 07 de fev. 2021) Atenção: Para a figura 16 - O centro está na coordenada x60 y40, então: G0 X60 Y40 G111 X60 Y40 G0 AP=45 RP=25 G1 Z-10 G0 Z20 AP=90 RP=25 G1 Z-10 G0 Z20 AP=135 RP=25 G1 Z-10 G0 Z20 https://pt.slideshare.net/neves1566/apresentao-cnc-resumida 29 COMANDO ESPECIAL PARA G2 OU G3: - Figura 17 Os comandos G2 ou G3 podem aproveitar dos ângulos e raios do comando G111. A construção de um arco em ângulo pode ser desenvolvido incluindo ao comando G2 ou G3 o RP e ou AP. Figura 17 - Aplicação de RP e AP com G2 ou G37 Fonte: Siemens, (2003) G111 X0 Y00; ponto central do arco G1 X-20 Y0; ponto inicial do arco OU G1 RP=20 AP=180 G2 RP=20 AP=39; ponto final do arco em ângulo G1 X60 Y...; sequência em interpolação linear Lista das funções miscelâneas ou auxiliares M00 - Parada de programa M01 - Parada de programa opcional M02 - Final de programa M03 - Gira eixo árvore sentido horário M04 - Gira eixo árvore sentido anti-horário M05 - Parada do eixo árvore M06 – Troca de ferramenta M07 – Liga refrigeração pelo centro da ferramenta M08 - Liga refrigeração M09 - Desliga refrigeração M17 - Fim de subprograma M30 - Final de programa e retorno REPEAT – Repetição de uma seção do programa LABEL – Palavra de endereçamento GO TO – Desvio de programa MCALL – Chamada de sub-rotina TRANS e ATRANS – Deslocamento de origem ROT e AROT – Rotação do sistema de coordenadas SCALE e ASCALE – Fator de escala MIRROR e AMIRROR – Imagem espelho CYCLE81 – Furação simples 30 CYCLE82 – Furação com tempo de permanência CYCLE83 – Furação com quebra ou eliminação de cavacos CYCLE84 – Roscamento macho rígido CYCLE840 – Roscamento mandril flutuante CYCLE85 – Mandrilamento com retração do eixo árvore em rotação CYCLE86 – Mandrilamento com retração do eixo árvore parado CYCLE87 – Mandrilamento CYCLE88 – Mandrilamento CYCLE89 – Mandrilamento CYCLE90 – Interpolação helicoidal CYCLE71 – Facear superfície CYCLE72 – Fresar superfície M HOLES1 – Linha de posições HOLES2 – Círculo de posições LONGHOLE – Rasgos em círculo SLOT1 – Rasgos em círculo SLOT2 – Rasgos circulares POCKET1 – Alojamento retangular POCKET2 – Alojamento circular POCKET3 – Alojamento retangular POCKET4 – Alojamento circular Dica do professor: Para comandos de fabricantes diferentes, uma mesma função pode ter significados diferentes. 3.3 Programa para fresadoras Para construir um programa de usinagem para máquinas CNC ,devemos seguir alguns princípios. A primeira ação a ser tomada é estudar o desenho, entender o que se pede, em seguida, construir a sequência de usinagem, determinar as ferramentas, determinar os parâmetros e, por fim, escrever o programa. A escrita do programa inicia com um conjunto de linhas que se tornarão padrão em nossos estudos, em média as 5 ou 6 primeiras linhas do programa que chamaremos de cabeçalho. Novos grupos aparecerão em seguida. Grupo contorno, grupo furos etc. As linhas de comando do programa podem ser acompanhadas por comentários. No final de cada linha adiciona-se { ; } ponto e vírgula e escreve o que o grupo ou a linha executará na peça. 31 Dica do professor: Veja o exemplo de um programa abaixo. Procure nas tabelas das páginas anteriores o que cada código faz, ou seja, começamos com o código, por exemplo: G17 – o que significa? Na linha N20 o G53 – porque foi usado? Escreva na frente de cada linha o que o comando da linha vai executar na peça, siga o exemplo em vermelho. Não esqueça, N10, N20, N30 são apenas os números das linhas VAMOS AOS EXEMPLOS: ;Programa 01 - Contorno de um quadrado N10 G17 G71 G90 G94; bloco de segurança N20 G53 G0 Z0 M5; N30 T1; determine aqui qual o tipo de ferramenta N40 M6; N50 G54 S2000 M3 D1; ; estas cinco primeiras linhas são sempre repetidas - serão chamadas de cabeçalho do programa – não precisa escrever essa frase, foi apenas para te informar. N60 G0 X-15 Y-15; limite de segurança com avanço rápido antes de tocar a matéria prima N70 Z-10; o zero peça está na superfície da matéria prima - ver Figura 13 N80 G1 X0 Y0 F890; o avanço calculado foi de 890 mm por minutos N90 X0 Y100 N100 X100 Y100 N110 X100 Y0 N120 X0 Y0 N130 X-15 Y-15 N140 G0 Z50; retira a ferramenta da peça no sentido Z N150 G53 G0 Z0 D0 M5; adota o zero máquina, eleva a ferramenta para Z=0 e desliga N160 G53 G0 Y0; leva a mesa para y=0 N170 M30; término do programa Utilize uma folha para desenhar o perfil do programa acima e faça seus comentários. 32 A construção de raios também é especificada em comando próprio. A retirada de um vértice a 90º pode ser obtida com o comando RND. No caso do exemplo abaixo raios de 10 mm são construídos eliminando os vértices. ;Programa 02 - Desbaste de quadrado com raios - Comando RND N10 G17 G71 G90 G94; bloco de segurança N20 G53 G0 Z0 M5; N30 T1; determine aqui qual o tipo de ferramenta N40 M6; N50 G54 S2000 M3 D1; ; estas cinco linhas são sempre repetidas - serão chamadas de cabeçalho do programa N60 G0 X-15 Y-15 N70 Z-10; o zero peça está na superfície da matéria prima - ver Figura 13 N80 G1 X0 Y0 F890 N90 Y100 RND=10 N100 X100 N110 Y0 RND=10 N120 X0 N130 G1 X-15 Y-15 N140 G0 Z50 N150 G53 G0 Z0 D0 M5 N160 G53 G0 Y0 N170 M30 Atividade: Utilize uma folha para desenhar o perfil do programa acima e faça seus comentários. Dica do professor: Observe que nas linhas N90 em diante e nos outros exemplos que se seguem não repetimos o ponto de posicionalmente X ou Y. Isso significa que o valor que falta de X ou de Y será igual ao da Linha anterior. Detalhes em curva, como entradas raiadas ou sinuosas devem ser feitas com comando iniciados em G2 sentido horário e G3 anti-horário – Ver Figura 14. Um comando de repetição (comando Repeat) também será inserido neste exemplo: 33 ;Programa 03 - Desbaste de quadrado entrada circular - Comando G2 e G3 N10 G17 G71 G90 G94; bloco de segurança N20 G53 G0 Z0 M5; N30 T1; determine aqui qual o tipo de ferramenta N40 M6; N50 G54 S2000 M3 D1; ; estas cinco linhas são sempre repetidas (para centros de usinagem) - DENOMINA-SE CABEÇALHO N60 G0 X-15 Y-15 N70 Z0 M8; o zero peça está na superfície da matéria prima Inicio: Z=IC(-2); nome dado ao iníico do loop INÍCIO: N80 G1 X0 Y0 F890 N90 G1 X0 Y20 N100 G3 X0 Y60 CR=20 N110 G1 Y100 RND=10 N120 X100 N130 X100 Y80 N140 G3 X100 Y60 CR=10 N150 G1 Y0 RND=10 FIM: X0; nome dado ao final do loop FIM: N160 REPEAT INICIO FIM P4 N170 G1 X-15 Y-15 N180 G0 Z50 N190 G53 G0 Z0 D0 M5 N200 G53 G0 Y0 M8 N210 M30 Atividade: Utilize uma folha para desenhar o perfil do programa acima e faça seus comentários. 34 3.4 Simulador Este tópico será um adicional ao seu esforço de ter chegado até aqui, nele você terá acesso ao simulador. O simulador é um software gratuito da Siemens que ajuda na verificação dos comandos utilizados em um programa – Acesse o QR Code abaixo e veja como instalar.Siga os passos do QR Code e instale o seu simulador.Assim, bom trabalho!.... Ah!... mas antes, faça os exercícios na sala virtual e responda às questões para que seja aprovado. Boa sorte! Mídia digital: Vá até a sala virtual e veja o vídeo “Instalação de Simulador”. Atividade: Para concluir o curso e gerar o seu certificado, vá até a sala virtual e responda ao Questionário “Avaliação geral”. Este teste é constituído por 10 perguntas de múltipla escolha, que se baseiam em em programação. Lá você verá que o foco é fazer com que o programa desenvolvido execute a figura do produto. Nas dicas apresentadas até aqui você encontrará muito mais do que foi passado. Busque aprimorar seu conhecimento, aprofunde em Ciclos, ou até mesmo navegue por outros comandos. Nosso curso não acaba aqui, outras oportunidades estão ofertadas na Plataforma +IFMG. Parabéns pela conclusão do curso. Foi um prazer tê-lo conosco! 35 Referências ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 8403: Aplicação de linhas em desenhos – Tipos de linhas - Larguras das linhas: Procedimento. Rio de Janeiro, 1984. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 10067: Princípios Gerais de representação em desenho técnico. Rio de Janeiro: 1995. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 10126: Cotagem em desenho técnico: Procedimento. Rio de Janeiro, 1987. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 12298: Representação de área de corte por meio de hachuras em desenho técnico: Procedimento. Rio de Janeiro, 1995. BIGATON, Claudinei. 3º Ciclo de Técnico em Mecânica. Apostila Automação CNC. Centro Paulo Souza – SP. Acesso em <http://www.etepiracicaba.org.br/cursos NIANMENG, Luo; ZUAN, Xiao; LIN, Zhu. A system of engineering drawings and BOM management based on design environment. Journal of Graphics, p. 141-146, 2012. SIEMENS. SINUMERIK 810D/840D. Manual de fresamento e torneamento. 2ª edição revisada de 10/2003. STOETERAU, Rodrigo Lima. Fundamentos dos Processos de Usinage. Apostila. EPUSP. 2020. Acesso em <Sites.poli.usp.br.> Acessado em agosto de 2020. 36 37 Currículo do autor Feito por (professor-autor) Data Revisão de layout Data Versão André Félix 11/08/2020 Luiz Augusto Ferreira de Campos Viana 11/12/2020 1.0 André Fonseca Félix: Doutor pela REDEMAT - UFOP/UEMG (2016) - Engenharia de materiais - Desenvolvimento de Produto com reuso de materiais industriais residuais. Reobtenção de título de Engenheiro de Produção FEAMIG (2009). Mestrado em Engenharia de Materiais pela REDEMAT/UFOP (2003). Especialização em Análise de Sistemas pela UNI-BH (2001). Graduação em Design Industrial - Projeto de Produto pela Universidade do Estado de Minas Gerias (1999). Experiência de 15 anos de atuação na Indústria de autopeças na área de metal e polímero. Experiência de 15 anos na docência em cursos Técnicos, Tecnológicos, Graduação e pós-graduação em instituições como PUC, UNA, FUMEC e IFMG. Area de atuação: Meio Ambiente, Processamento Industrial de Metais, Cerâmicas, Polímeros e Compósitos. Experiência na Direção de Ensino, Pesquisa e Extensão do IFMG - Campus Betim Currículo Lattes: lattes.cnpq.br/2817091444387181 http://lattes.cnpq.br/2817091444387181 38 39 Glossário de códigos QR (Quick Response) Mídia digital Instalação do Simulador Mídia digital Vídeo Aula – Semana 02 Mídia digital Vídeo Aula – Semana 01 Mídia digital Vídeo Aula – Semana 03 40 Não Plataforma +IFMG Formação Inicial e Continuada EaD A Pró-Reitoria de Extensão (Proex), neste ano de 2020 concentrou seus esforços na criação do Programa +IFMG. Esta iniciativa consiste em uma plataforma de cursos online, cujo objetivo, além de multiplicar o conhecimento institucional em Educação à Distância (EaD), é aumentar a abrangência social do IFMG, incentivando a qualificação profissional. Assim, o programa contribui para o IFMG cumprir seu papel na oferta de uma educação pública, de qualidade e cada vez mais acessível. Para essa realização, a Proex constituiu uma equipe multidisciplinar, contando com especialistas em educação, web design, design instrucional, programação, revisão de texto, locução, produção e edição de vídeos e muito mais. Além disso, contamos com o apoio sinérgico de diversos setores institucionais e também com a imprescindível contribuição de muitos servidores (professores e técnico- administrativos) que trabalharam como autores dos materiais didáticos, compartilhando conhecimento em suas áreas de atuação. A fim de assegurar a mais alta qualidade na produção destes cursos, a Proex adquiriu estúdios de EaD, equipados com câmeras de vídeo, microfones, sistemas de iluminação e isolação acústica, para todos os 18 campi do IFMG. Somando à nossa plataforma de cursos online, o Programa +IFMG disponibilizará também, para toda a comunidade, uma Rádio Web Educativa, um aplicativo móvel para Android e IOS, um canal no Youtube com a finalidade de promover a divulgação cultural e científica e cursos preparatórios para nosso processo seletivo, bem como para o Enem, considerando os saberes contemplados por todos os nossos cursos. Parafraseando Freire, acreditamos que a educação muda as pessoas e estas, por sua vez, transformam o mundo. Foi assim que o +IFMG foi criado. O +IFMG significa um IFMG cada vez mais perto de você! Professor Carlos Bernardes Rosa Jr. Pró-Reitor de Extensão do IFMG Características deste livro: Formato: A4 Tipologia: Arial e Capriola. E-book: 1ª. Edição Formato digital
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