SIMULAÇÃO DE USINAGEM CNC COM SSCNC

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CENTRO FEDERAL CELSO SUCKOW DA FONSECA CEFET RJ
CAMPUS ANGRA DOS REIS
CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA
Celso Henrique Liberato de 
Guilherme Hiroshi Dos Santos Nagae 
Victor Júnio Silva Martins 
Wellerson Alves Reis 
ESTUDO DE CÓDIGO G ATRAVES DA SIMULAÇÃO DE USINAGEM COM MÁQUINA CNC UTILIZANDO O SOFTWARE SSCNC
ANGRA DOS REIS – RJ
2017
CENTRO FEDERAL CELSO SUCKOW DA FONSECA CEFET RJ
CAMPUS ANGRA DOS REIS
CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA
Celso HenriqueLiberato de 
Guilherme Hiroshi Dos Santos Nagae 
Victor Júnio Silva Martins 
Wellerson Alves Reis 
ESTUDO DE CÓDIGO G ATRAVES DA SIMULAÇÃO DE USINAGEM COM MÁQUINA CNC UTILIZANDO O SOFTWARE SSCNC
Trabalho apresentado ao Centro Federal Celso Suckol da Fonseca campus Angra dos Reis, para compor a segunda nota da disciplina de Máquinas Operatrizes do Curso de Engenharia Mecânica.
ANGRA DOS REIS – RJ
2017
RESUMO
Este presente documento é um passo a passo de como realizar um processo de simulação de usinagem, em uma central de usinagem CNC. Utilizando-se o software SSCNC. Com o objetivo de ser uma ferramenta para o aprendizado do código G. Linguagem de programação utilizada em máquinas CNC.
Palavras-chave: Central de usinagem, CNC, Código G.
ABSTRACT
Keywords:.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Tela inicial do SSCNC	3
Figura 2 - Painéis	3
Figura 3 - Menu "Peça a ser usinada"	5
Figura 4 - Configuração da peça	6
Figura 5 - Configurando ferramenta	7
Figura 6 - Gerenciador de ferramentas	8
Figura 7-Painel para referenciar máquina	8
Figura 8 - Carregando o programa	9
Figura 9 - Executando a usinagem	10
Figura 10 - Esboço da usinagem.	11
Figura 11- Usinagem no 1º Quadrante	15
Figura 12 - Espelhamento Realizado para o 2º Quadranante	16
Figura 13 - Espelhamento Realizado para o 4º Quadranante	17
Figura 14 -Espelhamento Realizado para o 3º Quadranante	17
Figura 15 - Esboço da movimentação que será realizada	18
Figura 16 - Esboço até a linha N50	20
Figura 17- Esboço até a linha N70	20
Figura 18 - Esboço até a linha N90	21
Figura 19 - Esboço até a linha N110	21
Figura 20 - Esboço finalizado	22
LISTA DE TABELAS
1. INTRODUÇÃO
Um simulador tem por base simular de forma virtual, através de um software ou emulador, o comportamento de algum sistema, sendo capaz de reproduzir o comportamento dos equipamentos, bem como seus produtos finais sem a necessidade de se utilizar matéria prima ou insumos, fazendo com que os processos de treinamento ou testes se tornem mais seguros e econômicos.
O aplicativo SSCNC possui todas as etapas de programação e operação do CNC, bem como todas as funções disponíveis no painel de operação, até mesmo o botão de emergência, zeramento, manivela eletrônica, colisões, verificação de rugosidade, medição da peça, definição do material bruto, ciclos fixos e macros, refrigeração da ferramenta, magazine horizontal e vertical, torres de quatro, oito, doze ou dezesseis posições (traseira ou dianteira), entre várias outras funções, inclusive na velocidade de operação de cada etapa do processo de usinagem, tornando a simulação bastante rica em detalhes e reproduz de forma bastante significativa a operação do equipamento de fresa ou torno.
A programação a ser utilizada para este simulador será baseada no código G, onde os comandos numéricos computadorizados (CNC) foram padronizados em uma única linguagem para operações de fresas e tornos, onde tais códigos quando sequenciados, ordenam a máquina uma sequência de passos a seguir de forma automática até concluir toda a operação. Tal código permite também que sejam trocadas, inclusive, ferramentas no processo, e acionem ou não a refrigeração, mas o estudo do desenho a ser executado deverá ser realizado com outros aplicativos nas quais sejam reconhecidos pelo simulador, e o mesmo se baseia em agrupamentos de funções de comando que permitirá a leitura do simulador do que ocorrerá no sequenciamento do processo. 
O aplicativo também prevê eventuais erros tanto na programação do código G quanto possíveis erros na operação em si, como por exemplo, a batida da ferramenta na peça ou material suporte. 
2 – DESENVOLVIMENTO
	Será apresentado as ferramentas básicas para a utilização do software SSCNC (FANUC 0iM), máquina Discovery 1250. E configuração para se simular a usinagem da peça em questão junto a explicação do programa (algoritmo) criado pelos autores desta obra. 
2.1 Configurando o software.
	
	Neste tópico iremos, conceber um passo a passo das ferramentas utilizadas e das configurações realizadas para a realização da simulação.
	Ao instalar o software e tentar introduzir o código através da plataforma do programa, observamos dificuldade em relação a problemas de configuração com os padrões de teclado, região e idioma, mesmo com o software oferendo uma versão em português. Desta forma, para solucionar o problema o algoritmo foi escrito utilizando o Bloco De notas (Ferramenta de edição de texto disponível em sistema WINDOWS) editamos os arquivos na pasta do software onde estão presentes os códigos em linguagem G que ficam salvos nas maquinas CNC presentes no SSCNC.
	Antes de iniciar aconselha-se ir até a pasta do software onde contém os arquivos referente aos códigos já pré-programados na máquina para que não ocorra conflito com os nomes dos programas já existentes. Para isso abra o “Meu computador” vá no disco onde foi realizada a instalação do software (geralmente Disco Local C:) e siga o caminho: Nanjing Swansoft/SSCNC/FANUC/FANUC0iM/FANUC. Pode deletar todos os arquivos desta pasta.
2.1.1 Como criar e editar arquivos que contêm o algoritmo de usinagem.
Primeiro abra o SSCNC na janela de seleção “SISTEMA CNC” escolha; “FANUC OiM” marque a opção “LICENÇA MAC” e clique em iniciar.Figura 1 - Tela inicial do SSCNC
	
	
	
	
Selecione a máquina DISCOVERY 1250, levando o mouse a lado esquerdo, dentro da janela “SwanSfot CNC” na aba “Machine Model”. Então clique no botão vermelho no painel da Máquina e no mesmo painel clique no botão de edição (EDIT) e clique chave que destrava a edição na máquina. Logo após, clique no botão “PROG” no painel logo acima. Então digite: “O0001”, sem as aspas e tecle Enter. Como descrito na Figura-2. Aqui acabamos de criar um arquivo de extensão .cnc , onde o mesmo será editado utilizando-se do Bloco de notas.Figura 2 - Painéis
Agora, seguindo o caminho descrito no início da seção 2.1 deste documento poderá verificar que existe um arquivo com o nome O0001, clique com o botão direito do mouse sobre ele e escolha opção “abri com”. Irá abrir uma janela você deve escolher o Bloco de notas como software padrão para abrir este tipo de arquivo. Ao abrir, podemos digitar o algoritmo, edita-lo etc. 
Será Necessário criar um outro arquivo seguindo o mesmo procedimento com o nome de O0002.
2.1.2 Configurando Dimensões e propriedades do material que será usinado.
	O Desenho da peça a ser usinada está contido em anexo.
Com o botão de emergência destravado (botão vermelho), é possível abrir o menu “Peça a ser usinada” e depois clicar em “Material Bruto e WSC”
Figura 3 - Menu "Peça a ser usinada"
Irá abrir uma janela com nome “Configuração da peça”. O zero-peça e dimensões devem ser configurados como descrito na figura-4. Clique em “Ok”. 
:
Figura 4 - Configuração da peça
	Aqui iremos utilizar o tipo de material, “08F Aço de baxo carbono”. Disponível no software, pois o software não oferece configurações para alumínio.
2.1.3 Configurando a Ferramenta.
	
Na lateral a esquerda, clique no “Gerenciador de ferramentas”.
Figura 5 - Configurando ferramenta
Uma janela irá abrir, então dê dois clique em “fresa de topo”, uma janela com o nome; ”Editor de ferramenta” irá abrir então selecione “Fresa de topo” altere odiametro da ferramenta para 6 mm, e o RPM para 3000, Em “incluir material” selecione “aço rápido” clique em OK.
Para colocar a ferramenta no magazine, volta a janela “Gerenciador de ferramentas”, clique em em “adicionar ao magazine” escolha a posição 1. Então clique em OK.
Figura 6 - Gerenciador de ferramentas
2.1.4 Referenciando a máquina.
Clique no ícone de “Referência” depois em X, Y, Z e 4.
Figura 7-Painel para referenciar máquina
2.1.5 Carregando o código na máquina.
	Para executar a usinagem é necessário carregar o programa desejado na máquina CNC.
Clique no ícone ”EDIT” no painel inferior depois em “PROG” então digite “ O0001” e clique no botão que seleciona a opção: “O.SRH”Figura 8 - Carregando o programa
2.1.6 Executando a simulação
No painel inferior selecione o modo “MEN” clicando no botão e clique no botão para iniciar a usinagem.Figura 9 - Executando a usinagem
2.2 Código dos programas O0001 e O0002
	Os comandos utilizados estão presentes em anexo.
2.2.1 Programa Principal O0001
	Este programa ira fazer os comandos mais básicos, ativar rotação da ferramenta, pegar a ferrramenta no magazine descer ate próximo a peça e então realizar uma chamada para o programa O0002. 
O Programa contêm 22 linhas de programação que iremos dividir em 3 partes. Cabeçalho, Pré-usinagem e usinagem.
O0001(trabalhoDEmaquinas);
N10 G90 G17 G94 G21;
N20 G53 G00 Z00;
N30 T01;
N40 M06;
N50 G43 H1D1;
N60 G54 S3000 M03;
N70 G01 X00 Y00 Z00 F100;
N80 M98 P30002;
N90 G51.1 X00;
N100 G01 Z00 F100;
N110 M98 P30002;
N120 G50.1 X00;
N130 G51.1 Y00;
N140 G01 X00 Y00 Z00 F100;
N150 M98 P30002;
N160 G50.1 Y00;
N170 G51.1 X00 Y00;
N180 G01 X00 Y00 Z00 F100;
N190 M98 P30002;
N200 G50.1 X00Y00;
N210 G49 G53 G00 Z0 M09;
N220 M30;
%
Figura 10 - Esboço da usinagem.
2.2.1.1 Cabeçalho
	O cabeçalho contém o nome do programa, e comandos relacionados a coordenadas, sistemas de medida utlizado etc.
O0001(trabalhoDEmaquinas);
N10 G90 G17 G95 G21;
N20 G53 G00 Z00;
Na primeira linha temos o nome do programa.
O0001(trabalhoDEmaquinas);
Na linha N10, temos:
N10 G90 G17 G95 G21;
G17 – Seleciona o plano de Trabalho XY
G21 – Seleciona a entrada de dados em mm, ou seja todas as dimensões que forem tratadas serão interpretadas pela CNC em mm.
G90 – Seleciona um sistema de Coordenadas absolutas, ou seja existe um ponto (0,0) que seria origem e todas as coordendas são feitas em relação a este ponto, no caso da peça que iremos usinar esse ponto se enconra no centro da mesma. Como indicado no desenho em anexo.
G95 - Seleciona a velocidade de avanço na unidade de mm/min
Na linha N30, temos:
N20 G53 G00 Z00;
G53 – Seleciona o sistema de coordenadas da máquina, ou seja a origem, (0,0) passa a ser um ponto fixo pré-programado na máquina. 
G00 – É um comando de posicionamento rápido, segue sempre acompanhado de pelo menos uma das coordenadas x, y e z. Nesse caso z=0.
2.2.1.2 Pré-usinagem
	Aqui é selecionada a ferramenta, feita sua compensação em relação comprimento.
N30 T01;
N40 M06;
N50 G43 H1D1;
Na linha N30, temos:
N30 T01;
T01 – Deixa a ferramenta que se encontra na posição 1 do magazine em ponto de troca.
Na linha N40, temos:
N40 M06;
M06 – Executa a troca/instalação da ferramenta na árvore.
Na linha N50, temos:
N50 G43 H1D1;
G43 – Ativa a compensação de comprimento da ferramenta no sentido positivo
H1D1 – Identifica a compensaçao a ser realizada, para a ferramenta a ser utilizada.
2.2.1.3 Usinagem
	Neste parte são realizados as movimentações que irão realizar a usinagem, é definido a rotação, o avanço o sentido de rotação etc. É realizada também a chamada do sub-programa, no caso o O0002. Nesta parte aconselhamos ir para a seção 2.2.2 e ler sobre o programa O0002 e então voltar a esta parte.
N60 G54 S3000 M03;
N70 G01 X00 Y00 Z00 F397.8;
N80 M98 P30002;
N90 G51.1 X00;
N100 G01 Z00 F397.8;
N110 M98 P30002;
N120 G50.1 X00;
N130 G51.1 Y00;
N140 G01 X00 Y00 Z00 F397.8;
N150 M98 P30002;
N160 G50.1 Y00;
N170 G51.1 X00 Y00;
N180 G01 X00 Y00 Z00 F397.8;
N190 M98 P30002;
N200 G50.1 X00Y00;
N210 G49 G53 G00 Z0 M09;
N220 M30;
%
linha N60:
N60 G54 S3000 M03;
G54 - Seleciona o 1º Sistema de coordenadas. A origem passa a ser na peça, como foi definido antes. 
S3000 – Define o RPM a ser utilizado. No caso seria 3000rpm.
M03 – Ativa a rotação no sentido horário.
Linha N70:
	N70 G01 X00 Y00 Z00 F397.8;
 G01 – Interpolação linear, Realiza um movimento com avanço controlado já, usado para realizar usinagem, nesta linha colocamos as coordenadas do centro da peça (0.0.0) , avanço igual à 397.8 mm/rot. A ferrament ira abaixar já em rotação e tocar no centro da peça para começar a usinagem em si.
Linha N80:
N80 M98 P30002;
M98 P30002 – irá chamar o sub-programa que controla a formação do desenho, formato da usinagem e os passes que serão realizados. O comando P30002 chama o programa O0002 e roda o sub-programa 3 vezes. O programa O0002 esta programado para realizar a usinagem somente no 1º quadrante do plano XY.
Figura 11- Usinagem no 1º Quadrante
Linha N90:
N90 G51.1 X00;
G51.1 X00 – Ativa um espelhamento e indica que ira espelhar em relaçao ao eixo X utilizando a origem como referência. O que ocorre é que este comando irá espelhar a usinagem realizada no 1º Quadrante no 2º Quadrante.
Linha N100:
N100 G01 Z00 F397.8;
Nessa linha Fazemos a ferramenta subir de volta na superficie da peça em z=0. Fazemos isto pois ao usinar o primeiro quadrante. O sub-programa realiza o primeiro passe, segundo passe o terceiro passe e se encontra em z=-3.4mm dessa forma para realizar o espelhamento no segundo quadrante e realizar o desbate de 3.4mm precisamos voltar ao z=0. Se não o que ocorrerá será é um desbaste de 6.8mm no segundo quadrante.
Linha N110:
N110 M98 P30002;
Chama o sub-programa e o repete 3 vezes para fazer a usinagem espelhada no 2º Quadrante. O que ocorre é que o programa O0002 tem as coordenadas programas para usinar no 1º Quadrante o comando de espelhamento converte as coordenadas no sub-programa para o 2ºQuadrante.
Figura 12 - Espelhamento Realizado para o 2º Quadranante
Linha N120:
N120 G50.1 X00;
G50.1 X00 – Desliga o espelhamento que havia sido realizado.
Linha N130 à N160
N130 G51.1 Y00;
N140 G01 X00 Y00 Z00 F397.8;
N150 M98 P30002;
N160 G50.1 Y00;
Neste bloco é realizado as mesmas operações que foram descritas das linhas N90 à N120. Porém o espelhamento é realizado para o 4º Quadrante.
Figura 13 - Espelhamento Realizado para o 4º Quadranante
Linha N170 a N200
N170 G51.1 X00 Y00;
N180 G01 X00 Y00 Z00 F397.8;
N190 M98 P30002;
N200 G50.1 X00Y00;
Neste bloco é realizado as mesmas operações que foram descritas das linhas N90 à N120. Porém o espelhamento é realizado para o 3º Quadrante.
Figura 14 -Espelhamento Realizado para o 3º Quadranante
Linha N210:
N210 G49 G53 G00 Z0 M09;
%
G53- Muda o Sistema de coordenadas de volta para máquina.
G00 – Aciona o posicionamento rápido e leva a ferramenta para cima na posição z=0 da máquina
M09 – Desliga o Refrigerante de Corte.
Linha N220:
N220 M30;
M30 - Finaliza o programa.
2.2.2 Sub-Programa O0002
	Este programa é chamado pelo programa principal. Nele estão contidos os passes a serem realizados, as coordedenas ara usinagem etc.
O0002(subprograma);
N10 G91 G01 X00 Y00 Z-1.13 F397.8;
N20 G90;
N30 G01 X00 Y00 F397.8 M08;
N40 G01 X16.5 Y00 F397.8;
N50 G03 X24.24 Y2.33 R14 F397.8;
N60 G02 X38.06 Y6.5 R16.7 F397.8;
N70 G01 X57.5 Y6.5 F397.8;
N80 G02 X60.5 Y3.5 R3 F397.8;
N90 G01 X60.5 Y00 F397.8;
N100 X55 Y4.25 F397.8;
N110 X29.5 Y4.25 F397.8;
N120 X29.5 Y00 F397.8;
N130 X55 Y00 F397.8;
N140 M99;
%
Figura 15 - Esboço da movimentação que será realizada
Linha N10:
N10 G91 G01 X00 Y00 Z-1.13 F397.8;
G91- Ativa as coordenadas incrementais, neste momento a ponta da ferramenta se encontra exatamente sobre a superfície da peça em z=0.
G01– Interpolação liner, com as coordenadas incrementais ativada o comando z-1.13 faz com que a ferramenta desça para z=-1.13 no primeiro passe. Ao se realiza o segundo passe ela acrescentasse -1,13 e a ferramenta afunda à 2,26 mm na peça e assim por diante. Lembrando que são realizados3 passes. O avanço utiliado é o calculado para a ferramenta de aço rápido usinando a peça de aço baixo carbono. F=397,8mm/rot
Linha N20:
N20 G90;
G90 – Retornamos para as coordendas absolutas.
Linha N30:
N30 G01 X00 Y00 F397.8 M08;
G01 - Aferramenta permenece no ponto onde estava devido as coordenadas não terem sido alteradas. Fizemos desta forma para ser mais induitivo.
M08 – Liga o Fluido regriferante.
Linha N40:
N40 G01 X16.5 Y00 F397.8;
G01- A ferramenta começa a caminhar sobre o eixo x na direção de crescimento positivo ate X=16.5. Com velocidade de avanço F=397.8. Esta velocidade não mudará em momento algum no código por este motivo não iremos mais menciona-la
Linha N50:
N50 G03 X24.24 Y2.33 R14 F397.8;
G03 – Realiza uma interpolação circular no sentido anti-horário. Para as coordenadas (24.24, 2.33, 0 ) . Definindo um Raio de 14mm.
Figura 16 - Esboço até a linha N50
Linha N60:
N60 G02 X38.06 Y6.5 R16.7 F397.8;
G02 – Realiza uma interpolaçao circular no sentido horário para as coordendas ( 38.06, 6.5 , 0 ). Com Raio igual a 16.7mm.
Linha N70
N70 G01 X57.5 Y6.5 F397.8;
G01- Relaiza uma interpolação linear para ( 57.5 , 6.5 , 0 )
Figura 17- Esboço até a linha N70
Linha N80:
N80 G02 X60.5 Y3.5 R3 F397.8;
G02 - Realiza uma interpolação Circular no sentido horário para (60.5 , 3.5 , 0 ). Com Raio igual a 3mm.
Linha N90:
N90 G01 X60.5 Y00 F397.8;
G01 – realiza interpolação linear para (60.5 , 0 , 0).
Figura 18 - Esboço até a linha N90
Linha N100:
N100 X55 Y4.25 F397.8;
Daqui até o final do código realizaremos somente interpolações lienares por este motivo o G01 foi omitido nesta e nas próximas linhas. Pois o mesmo como foi ativado na linha posterio, N90. Não é necessário coloca-lo no código novamente. Ele permanece ativado até que outro codigo da mesma familia seja ativado. Como ex: G03 ou G02.
A ferramenta se move para ( 55 , 4.25 , 0 ). Dessa Forma A ferramenta agora esta passando no interior da geometria que desejamos formar retirando o material.
Linha N110:
	N110 X29.5 Y4.25 F397.8;
A ferramenta se desloca para ( 29.5 , 4.25 , 0 ) 
Figura 19 - Esboço até a linha N110
Linha N120:
N120 X29.5 Y00 F397.8;
A ferramenta se desloca para ( 29.5 , 0 , 0 )
Linha N130:
 N130 X55 Y00 F397.8;
A ferramenta se desloca para ( 55 , 0 , 0 )
Linha N140:
N140 M99;
M99 - Realiza um Desvio dentro do mesmo programa.
Figura 20 - Esboço finalizado
3 - RESULTADOS E DISCUSSÕES
Na programação do código G é necessário inserir dados como o avanço e velocidade de corte, e como parâmetro inicial para base de cálculo, toma-se como base o seguinte cálculo:
3.1 – Cálculo da velocidade de avanço
Inicialmente, toma-se por base as seguintes tabelas:
Avanço por dente para fresas de aço rápido
Velocidade de corte de ferramenta de aço rápido
3.1.1 - Cálculo do número de rotações
Tomando por base as tabelas anteriores, obtêm-se os seguintes dados:
Velocidade de corte do alumínio: 60 rpm
Velocidade de corte do aço leve: 25 rpm
Utilizando a fórmula: , temos que:
	
	
3.1.2 - Velocidade de avanço
Utilizando a fórmula Vf = f*n , temos que:
	
 
 
	
 
 
 
4 - CONCLUSÃO
	O estudo de qualquer linguagem de programação é um estudo prático, para se aprender a lógica a sintaxe é necessário criar códigos e executá-los e dessa forma observar possíveis erros ou formas de se otimizar o serviço. Para isso seria necessário a disponibilidade de uma Central de usinagem, torno CNC. Porém a nível de aprendizado seria oneroso gastar com ferramentas de corte, material, fluidos etc.
	Dessa forma, o uso da simulação se torna de grande valia. Podendo-se também ser utilizado na indústria como forma de evitar erros que iriam ocasionar perca de peças devido a erros na programação.
	Como proposição para novos trabalhos seria a construção em etapas de uma mini CNC com as próximas turmas. Cada turma trabalharia em uma parte da CNC podendo ser utilizadas as aulas práticas no laboratório de usinagem para a confecção das peças necessárias.
5 - REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Manual de Programação e operação: Centros de Usinagem FANUC Serie Oi.
6 – ANEXOS
 6.1 Desenho Da peça
 
6.2 Descrição dos comandos usados.