Parte-3

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Introdução à Tecnologia CNC e à Programação Manual de Torno e Fresadora
Prof. Neri Volpato, Ph.D.
3. Etapas Envolvidas na Programação Manual de Máquinas CNC
3.1. Introdução
A programação, do ponto de vista restrito, significa a preparação do elemento de entrada de
dados (fita perfurada, magnética, etc.) no sistema comando-máquina, para que ele, movimentando a
ferramenta, produza a peça para a qual foi programado. Olhando a programação sob um prisma mais
amplo, pode-se afirmar que ela engloba, junto com a preparação dos elementos de entrada, uma
quantidade considerável de outros elementos de suma importância.
Assim, por exemplo, deve haver um perfeito entrosamento do PROGRAMADOR com colegas de
outros setores (Figura 3.1) tais como [1]:
- Projeto, visando assegurar que as especificações do projetista foram interpretadas adequadamente;
- Produção, para se ter a certeza de que o operador de máquina entendeu o programa e vai cumprir o
que nele está estabelecido, interferindo com o mesmo, apenas de comum acordo com o programador;
- Preparação de ferramentas e dos dispositivos de fixação das peças, onde os preparadores devem ter
uma idéia clara e precisa das solicitações feitas pelo programador;
- Manutenção, onde o pessoal deve conhecer perfeitamente todos os comandos programáveis do
sistema, pois um erro de programação ou operação poderá estar sendo erroneamente interpretado
como um defeito;
- Processamento de dados (no caso de programação com auxílio de computador), onde geralmente o
pessoal está mais ligado a aplicações comerciais, sendo portanto importante que participe do
treinamento inicial junto com os programadores para que haja uma linguagem única de comunicação;
- Controle de Qualidade (CQ), onde o pessoal deve estar ciente das tolerâncias especificadas pelo
projetista, programadas pelo programador e obtidas pelo operador da máquina. Além disso o CQ deve
se concientizar que o controle das peças saídas de um sistema NC pode ser menos rigoroso,
reduzindo com isto os custos.
3.2. Etapas da Programação
A programação (do ponto de vista amplo) começa quando as características da peça são
analisadas para determinar o tipo de equipamento necessário. Logo após vem a decisão a respeito da
fixação, tipo, forma e seqüência das ferramentas, suas trajetórias, bem como as condições de usinagem
a serem usadas. Levando em conta todos estes elementos pode-se dizer que, pelo menos, dez
diferentes níveis de atividades estão direta ou indiretamente ligadas à programação [1]:
a- Seleção de peças;
b- Interpretação do desenho;
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c- Planejamento do processo;
d- Especificação de dispositivos de fixação;
e- Seleção das ferramentas e condições de usinagem;
f- Preparação dos dados para o cálculo de trajetórias;
g- Preparação do programa manuscrito;
h- Conversão do programa em um meio de comunicação com a máquina;
i- Verificação das informações codificadas,
j- Teste final do programa na máquina.
CONTROLE DE QUALIDADE
FABRICAÇÃO PROJETO
FERRAMENTARIA MANUTENÇÃO
OUTROS
PROCESSAMENTO
DE DADOS
PROGRAMAÇÃO
Figura 3.1 - Relacionamento da PROGRAMAÇÃO com outras áreas [1]
Dependendo do sistema organizacional adotado pela empresa, o programador pode
desempenhar todas ou apenas algumas destas dez atividades. Normalmente ficam sob sua
responsabilidade as tarefas de interpretar os desenhos, selecionar as ferramentas e condições de corte,
preparar os dados, elaborar o manuscrito e acompanhar o teste final da usinagem da primeira peça.
Por causa da interdependência destas dez atividades um programador necessita de um amplo e
completo conhecimento de todos os fatores que afetam cada atividade. Por isso é importante que o
programador tenha sólidos conhecimentos em matemática (geometria e trigonometria, principalmente),
escolha de ferramentas, usinagem e dispositivos de fixação. É evidente que, dependendo da equipe que
assessora o programador, sua atuação pode ser mais restrita, chegando às vezes apenas à preparação
do manuscrito. Façamos então uma análise de cada um dos 10 ítens citados.
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3.2.1. Seleção de Peças
Na grande maioria dos casos, especialmente no Brasil, a seleção da peça fica por conta do
processista (que faz todo o processo de fabricação) ou supervisor de programação. No caso de
empresas de pequeno porte, onde geralmente as pessoas desempenham várias funções, este trabalho é
feito diretamente pelo programador.
Qual seria então a orientação a ser dada a quem tivesse a tarefa de escolher os casos que mais
se adequam à fabricação por NC?
A afirmação de que, cada vez mais os equipamentos com NC estão substituindo os
convencionais, poderia levar à conclusão de que, seja qual for a situação, máquinas ferramentas
numericamente comandadas, são sempre vantajosas quando comparadas com máquinas convencionais.
Mesmo considerando o estágio de desenvolvimento em que o NC se encontra, esta conclusão seria
incorreta e até precipitada. Tecnicamente o NC pode não apresentar limitações ponderáveis em seu uso,
no entanto, há casos em que, do ponto de vista econômico, é mais vantajoso utilizar equipamento
convencional.
Para facilitar a decisão a respeito de usar ou não NC, na fabricação de uma peça, as seguintes
perguntas podem servir de orientação [1]:
- As peças são complexas?
- As velocidades de corte são elevadas?
- O tempo de preparação da máquina é elevado quando comparado com o tempo efetivo de usinagem?
- O tempo para carregar e descarregar a máquina é elevado?
- As peças tem tolerância muito apertada?
- Os lotes são pequenos ou médios?
- Os lotes se repetem durante o ano?
- Há necessidades de modificações freqüentes nas peças (Ex.: Protótipos, acompanhar a moda)?
- Trata-se de famílias de peças com pequenas variações?
- Há necessidade de dispositivos especiais (Ex.: máscara de furação) se produzida pelos métodos
convencionais?
- O controle de qualidade é muito demorado e caro (devido à elevada precisão da peça, por exemplo)?
- É difícil conseguir pessoal qualificado e com grande prática em máquinas convencionais?
- O material da peça é muito caro e a possibilidade do operador cometer erros é grande?
- Há problemas no transporte de peça de uma máquina para outra (ex.: peças muito grandes)?
De uma maneira geral, se a maioria das perguntas forem afirmativas, a tendência deverá ser
para o uso do NC, salvo resultado negativo de um estudo econômico mais profundo.
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3.2.2. Interpretação do Desenho
Antes da elaboração do programa uma análise bastante detalhada do desenho da peça deve ser
feita. Para facilitar esta análise o programador poderá fazer croquis onde os detalhes de fixação da peça,
bem como as trajetórias das ferramentas poderão ser esquematizadas. Com isso, problemas de colisão
de ferramentas com grampos de fixação, peça, máquina, etc., podem ser evitados ou, pelo menos,
sensivelmente minorados, especialmente nas fases iniciais de implantação e treinamento em
programação.
O pessoal de projeto bem como os desenhistas devem ser orientados no sentido de procurar
cotar os desenhos de preferência à partir de uma ou duas faces de referência, facilitando ao programador
a tarefa de estabelecer as coordenadas do mesmo. Na hora de programar, o ideal seria que o
programador pegasse direto dos desenhos os valores a serem colocados no programa manuscrito, pois
isto diminuiria as possibilidades de erros causados por cálculos incorretos. Num desenho
adequadamente cotado esta situação ideal pode ser atingida (Figura 3.2).
No caso de peças simples, onde por exemplo, diversas furações devem ser feitas, às vezes, uma
tabela das coordenadas dos centros dos furos, facilitará muito a interpretação do desenho, que poderá
ser simplificado, reduzindoos custos de sua elaboração.
No caso de peças complexas, como na indústria aeroespacial, a solução mais segura, para
interpretar corretamente os desenhos é utilizar o computador que, através de sistemas CAD/CAM parte
do projeto e obtém o programa NC com maior facilidade.
Figura 3.2 - Exemplo de colocação das cotas para NC [1]
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3.2.3. Planejamento do Processo
Com raras exceções, o planejamento do processo para máquinas CNC é bastante semelhante
àquele feito para máquinas convencionais. Para estas, partindo do desenho da peça, o processista
elabora toda a seqüência de eventos que deverá ser obedecida incluindo, nestes eventos, detalhes sobre
ferramentas, dispositivos de fixação, condições de usinagem, equipamento a ser utilizado, etc.
O uso de computadores e máquinas CNC no entanto, mudou a natureza e localização do
processo decisório. Para operações convencionais, o grau de detalhamento que aparece no
planejamento do processo varia com a complexidade das aplicações e com a filosofia organizacional da
empresa. Por outro lado, seja qual for o tipo de organização ou tamanho da empresa, toda e qualquer
atividade, no caso do uso de máquinas CNC, deve ser previamente selecionada e completamente
definida. Este procedimento contrasta frontalmente com o convencional no qual o operador tem muito
mais possibilidades de interferir na maneira final de executar a peça. Em outras palavras, com o uso de
computador e máquinas CNC, a grande maioria das decisões são tomadas longe da máquina. Como o
operador da máquina tem pouca interferência no processo, o gerenciamento do mesmo pode ficar muito
mais ao alcance de quem toma as decisões. É evidente que os reais benefícios deste fato só poderão
aparecer se estas decisões estiverem corretas e tudo que é planejado esteja no momento necessário na
máquina, para que o tempo de troca entre um lote e outro possa ser o mínimo possível.
Neste sistema, grande responsabilidade recai sobre o processista e o programador que deve
entregar um programa perfeito, pois erros sempre provocarão revisões e atrasos que irão aumentar
consideravelmente os custos, principalmente se a produção ficar parada por causa destes erros e
revisões.
Um exemplo de um processo que deve ser enviado à máquina para orientar o operador é
apresentado no Anexo 1.
3.2.4. Especificação de Dispositivos de Fixação
Uma diferença marcante que existe entre a fabricação convencional e a por NC refere-se a
dispensa de gabaritos para a usinagem. A documentação que acompanha a ordem de serviço, enviada à
fabricação, contém um esquema de como o dispositivo deverá ser fixado sobre a mesa da máquina,
detalhando também a fixação da(s) peça(s) sobre este dispositivo, prevendo a localização exata para os
elementos de fixação como, por exemplo, grampos, parafusos, superfícies de referência, etc. Este
croquis de fixação serve para o programador se orientar na determinação de deslocamentos de
ferramentas que resultam no menor tempo possível, evitando, por outro lado, os obstáculos e,
consequentemente, afastando o perigo de colisões. Além disso o croquis serve para orientar o operador
na preparação da máquina.
Como em NC tudo vem programado, o programador não deve deixar para o operador a decisão
de como e onde fixar a peça e o dispositivo na máquina. Isto inclusive seria duplamente prejudicial pois
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além de se constituir em possibilidades de colisão, elevaria em demasia o tempo de preparação da
máquina.
Outro cuidado que se deve ter é o de proteger a mesa da máquina com placas sobre as quais
seriam fixados os dispositivos, evitando com isso que um erro de programação danifique alguma parte
importante da máquina. No caso de fabricação de famílias de peças um dispositivo universal (uma placa
provida de furos roscados, dispostos uniformemente), facilita em muito a fixação, reduzindo os tempos de
preparação e dispensando a elaboração de dispositivos especiais para cada peça. Alguns desses furos
podem ser preparados para colocar pinos de guia que poderão servir de pontos de referência usados
pelo programador.
3.2.5. Seleção das Ferramentas e Condições de Usinagem
As condições de usinagem (avanços, velocidades de corte, etc.), bem como a seleção das
ferramentas são influenciadas pelo tipo de material da peça e da ferramenta, forma e tamanho da peça,
potência da máquina e natureza do processo de usinagem, tudo isto dependendo ainda das restrições
impostas pelo controle de qualidade, pelos custos e pela data limite de entrega do produto ao cliente.
A experiência do processista será de fundamental importância tanto no estabelecimento das
condições de usinagem mais adequadas para realizar um determinado trabalho, como na escolha correta
das ferramentas. De suma importância também, na otimização das condições de corte e ferramenta, é a
colaboração do operador da máquina que, vivendo o dia a dia da usinagem, deve ter a preocupação
constante de realimentar os conhecimentos do processista e do programador com informações, verbais e
por escrito, que possam, não só evitar a repetição de problemas já ocorridos, como ainda levar a uma
otimização mais rápida dos programas, baixando os custos e aumentando a qualidade do produto. Aqui,
mais do que nunca, NC deve ser um trabalho de equipe.
Após a definição completa das ferramentas e respectivas condições de usinagem o programador
(ou processita) poderá se perguntar [1]:
1- As dimensões e formas das ferramentas escolhidas são as mais adequadas para o trabalho
proposto?
2- As condições de usinagem especificadas são as mais adequadas para a peça, o dispositivo de
fixação, o material da ferramenta e a capacidade da máquina?
3- Há necessidade de fixar a peça uma segunda vez em posição diferente para acabar de usinar áreas
bloqueadas pela primeira fixação? (Este ítem deverá estar de acordo com o planejamento do
processo).
4- As ferramentas estão dimensionadas, identificadas e codificadas adequadamente?
5- As condições de usinagem são as máximas permitidas pela máquina?
Um procedimento que ajuda bastante na escolha das ferramentas é a adoção de um sistema
padronizado para catalogá-las (Anexo 2). Tal sistema que consta de um catálogo de folhas padronizadas
contendo em cada folha o desenho de uma ferramenta com todas as características, deve estar
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disponível na ferramentaria, (onde as ferramentas são pré-montadas nas dimensões constantes do
catálogo) e no setor de programação para ser consultado pelos processistas e/ou programadores durante
a elaboração do processo e durante a elaboração do manuscrito do programa, em caso de dúvida. Em
todo o mundo tais catálogos têm sido empregados com grande sucesso e se constituem num passo
inicial importante para a introdução de sistemas de programação de máquinas CNC com o auxílio de
computador, onde tais ferramentas ficam armazenadas em arquivos no sistema de processamento.
É evidente que não teria muito sentido ter um catálogo de ferramentas bem organizado se não
houvesse a possibilidade de pré-ajustar as ferramentas, por isso alguns pontos relacionados com o
assunto e que afetam diretamente a programação como um todo devem ser levantados.
Há muitas vantagens no fato de se fazer a pré-ajustagem (pre-set) das ferramentas que serão
utilizadas em máquinas CNC. Assim, por exemplo, a pré-ajustagem feita por especialistas num local
separado da área de usinagem pode ser mantida sob controle mais facilmente e funcionar com maior
eficiência do que a ajustagem feita individualmente por cada operador junto à máquina. O uso,
disponibilidade e manutenção das ferramentas podem ser mais rapidamente controlados, por tais
especialistas no local de pré-ajustagem pois, além de estar sendofeita por uma pessoa que entende
muito do assunto, toda a instrumentação se encontra ao alcance da mão, reduzindo consideravelmente
as perdas de produtividade ligadas ao problema ferramenta. Tendo local e intrumentos adequados um
especialista em ferramentas pode prepará-las na metade do tempo que um operador de máquina e com
muito menos probabilidade de erro. Os custos decorrentes dos tempos que uma máquina pode ficar
parada, por problemas decorrentes da falta de uma pré-ajustagem adequada, podem perfeitamente
pagar, em pouco tempo, um equipamento de pré-ajustagem.
As informações do pre-set das ferramentas são enviadas para o operador da máquina por escrito
ou diretamente ao controle CNC por meio magnético. Um meio mais recente de repassar estas
infomações ao controle é através da gravação das mesmas em um microchips, devidamente instalados
no porta-ferramenta, sendo que a máquina tem condições de fazer a sua leitura automaticamente.
As principais vantagens de pré-ajustar as ferramentas são [1]:
a - Redução dos tempos improdutivos: Toda vez que uma máquina se encontra parada significa
que ela está diminuindo a produtividade da empresa e, conseqüentemente, os lucros. A redução dos
tempos de parada, que sempre ocorrem na mudança de um trabalho para outro, pode ser obtida por um
bom planejamento da produção e uma pré-ajustagem adequada das ferramentas. Bom planejamento
significa que o operador deve ter as ferramentas e tudo mais que ele necessita, para iniciar uma nova
ordem de serviço, antes da hora prevista para sua utilização pois, dessa forma, ele não precisa sair a
procura do próximo lote de peças, conjunto de ferramentas, programa, etc., enquanto a máquina fica
parada (improdutiva). Uma pré-ajustagem adequada significa não só ferramentas montadas nas
dimensões e posições corretas, mas também gumes adequadamente afiados nos ângulos mais próprios
para a operação que vão executar e com suas pastilhas corretamente escolhidas de acordo com o
material a ser usinado. Em princípio o operador não deverá sequer perder tempo em verificar as
ferramentas.
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b - Redução no custo de ferramentas: Quanto mais freqüente for a necessidade de ajustagens,
mais se justifica o uso de ferramentas pré-ajustadas. Maior redução nos custos se verifica quando se usa
ferramentas pré-ajustáveis, especialmente barras de mandrilar com pastilhas múltiplas. Neste caso uma
única barra de mandrilar substitui várias ferramentas havendo, portanto, redução no número de barras
necessárias.
c - Redução no tempo de calibração de uma medida: Normalmente ferramentas pré-ajustadas
usinam furos com dimensões corretas, eliminando a constante calibração da medida (especialmente de
barras de mandrilar reguláveis).
d - Redução dos custos pela padronização: Com a padronização, o armazenamento, manuseio,
manutenção e uso das ferramentas são racionalizados, tornando-se mais eficientes através de
planejamento e pré-ajustagem adequados. Assim, por exemplo, se as ferramentas são padronizadas de
forma a poderem ser usadas em várias máquinas o número delas diminui pois, através de uma
racionalização da produção, dificilmente serão necessárias em duas ou mais máquinas simultaneamente.
Aquelas que são mais propícias a danos ou desgaste mais acentuado que possam levar a uma
paralização da máquina antes do término do lote, por falta de uma ferramenta que substitua
imediatamente a danificada ou gasta, deverão existir em duplicata, triplicatas, etc., e estarem a
disposição do operador junto à máquina caso ocorra um imprevisto. Após o término de uma ordem de
serviço as ferramentas padronizadas retornam à ferramentaria para desmontagem, inspeção, afiação e
armazenamento, aguardando aí novas solicitações.
Além do que foi exposto existem certas vantagens indiretas relacionadas com a pré-ajustagem
de ferramentas, tais como: estimativas de custos mais rápidas, catalogação de ferramentas bem
sucedidas, previsão mais fácil das necessidades de ferramentas, etc.
3.2.6. Preparação dos Dados para o Cálculo de Trajetórias
Na programação manual de máquinas antigas, com os comandos NC, as trajetórias das
ferramentas são definidas pelas coordenadas cartesianas (X, Y e Z) do centro das mesmas. Para cada
movimento da ferramenta, um ponto de partida e um ponto de chegada é definido através de cálculos
trigonométricos. Tais cálculos se resumem basicamente na determinação das correções incrementais da
posição da ponta teórica da ferramenta (∆x e ∆z), que pode ser feita usando expressões já determinadas
em função dos elementos geométricos dos pontos de concordância. Um formulário das situações mais
freqüentemente encontradas na prática é apresentado na Figura 3.3.
No caso de programação dos modernos controles CNC, onde pode-se utilizar de recursos como
o da compensação do raio da ferramenta, os cálculos geométricos para determinar as trajetórias ficam
bastante simplificados, pois programa-se tudo como se o raio da ferramenta fosse nulo, inserindo depois
seu valor na memória do comando. Durante a execução da peça o programa solicita que o valor do raio
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da ferramenta, armazenado anteriormente, seja levado em conta e realiza os cálculos para corrigir a
trajetória da ferramenta.
Figura 3.3 - Resumo do formulário usado para cálculo de trajetórias de ferramentas [6]
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3.2.7. Preparação do Programa Manuscrito
Após a conclusão de todas as etapas anteriores, o programador, usando os dados elaborados,
começa a preparar as instruções codificadas para a máquina executar a peça. Estas instruções são
normalmente escritas numa folha padronizada que facilita a elaboração do manuscrito.
Comentários (textos no meio do programa) podem e devem ser feitos no manuscrito para dividí-
lo em partes, facilitando sua análise posterior com o objetivo de corrigir erros ou otimizar o programa.
Tais comentários também podem ser usados para orientar o operador da máquina CNC a respeito de
tarefas a serem realizadas durante a usinagem como, por exemplo, controlar medidas de certas
dimensões da peça.
O programa NC é dividido em frases ou blocos, cada um representando um conjunto de
informações suficientes para que a máquina CNC execute uma operação determinada. Os blocos são
numerados em seqüência utilizando-se para isso a letra "N" seguida de um número (N1, N05, N347,
etc.). Cada bloco é ainda dividido em códigos (palavras) que é formado por uma letra seguida de um
número, sendo que cada combinação tem um significado próprio, representando uma determinada
informação. Embora cada conjunto COMANDO/MÁQUINA CNC tenha características que lhe são
peculiares, existe uma quantidade considerável de operações que são comuns a quase todas as
máquinas. Dessa forma, a maneira codificada de representar estas operações no programa manuscrito é
universal e padronizada para a grande maioria.
Abaixo são apresentados os códigos mais universais com seus respectivos significados:
% : Início do programa;
N : Número do bloco;
G00 : Movimento rápido ponto a ponto;
G01 : Interpolação linear com avanço especificado;
G02 : Interpolação circular (horária);
G03 : Interpolação circular (anti-horária);
G33 : Execução de rosca com ferramenta simples;
X Y Z : Coordenadas cartesianas;
A B C : Ângulos de giro em torno dos eixos X, Y e Z respectivamente;
I : Parâmetro de interpolação para o eixo X;
J : Parâmetro de interpolação para o eixo Y;
K : Parâmetro de interpolação para o eixo Z;
F : Avanço em (mm/min ou mm/rot);
S : Velocidade da árvore em (rot/min);
T : Número da posição da ferramenta no magazine;
M00 : Parada obrigatória;
M01 : Parada opcional;
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M02 : Fim de programa sem retrocesso;
M30 : Fim de programa com retrocesso;
M03 : Sentido de rotação da árvore à direita;
M04 : Sentido de rotação da árvore à esquerda;
M05 : Parada da árvore;
M06 : Trocar ferramenta;
M08 : Ligar refrigerante;
M09 : Desligar refrigerante;
( : Início de comentário;
) : Fim de comentário;
LF : Fim de bloco.
3.2.8. Conversão do Programa em um Meio de Comunicação com a Máquina
As informações do programa manuscrito devem ser passadas à máquina CNC por intermédio de
códigos padrão (ISO ou EIA). A conversão para tais códigos é feita por programas computacionais
específicos e a transferência para a máquina CNC pode ser feita por intermédio de fita perfurada, fita
magnética, disquete, ou diretamente à memória de computador.
Tanto o padrão ISO como o EIA descreve as informações através do sistema BINÁRIO. O ser
humano está acostumado a trabalhar com um sistema decimal onde tem-se números com valor absoluto
de 0 (zero) a 9 (nove) e seu valor relativo que depende da posição que o algarismo ocupa no número.
Os número decimais são escritos na Base Dez.
Exemplo:
427 = 400 + 20 + 7
ou
427 = 4 x 10
2
 + 2 x10
1
 + 7 x 10
0
A mesma facilidade não possui um equipamento eletrônico, que só tem condições de “entender”
e “manipular” situações como LIGADO (1) ou DESLIGADO (0), COM TENSÃO (1) ou SEM TENSÃO (0),
podendo desta forma dizer que dois (2) números são suficientes para identificar a situação, tem-se assim
o sistema BINÁRIO (Base Dois). No sistema BINÁRIO os algarismos também possuem valor absoluto (0
ou 1) e relativo, que depende da posição dentro do número. Exemplo:
41 é igual a 101001
101001 = 1 x 2
5
 + 0 x 2
4
 + 1 x 2
3
 + 0 x 2
2
 + 0 x 2
1
 + 1 x 2
0
 32 + 0 + 8 + 0 + 0 + 1 = 41
128 64 32 16 8 4 2 1
Ο Ο Ο Ο Ο Ο Ο Ο
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3.2.9. Verificação das Informações Codificadas
Para verificação prévia do programa NC elaborado, pode-se utilizar um sistema computacional
de simulação das trajetórias da ferramenta, denominado Simulador Gráfico NC. Algumas das vantagens
obtidas com tais programas são a detecção de erros de digitação, síntaxe, trajetória da ferramenta, bem
como verificação de colisões.
3.2.10. Teste Final do Programa na Máquina
A primeira vez que o programa vai ser utilizado na máquina é aconselhável fazer um teste do
mesmo. Os métodos mais usados para fazer o teste do programa na máquina são os seguintes [1]:
a - Rodar o programa na máquina, bloco por bloco, sem peça e sem ferramenta;
b - Usinar uma peça utilizando, como material, poliuretano expandido, isopor, madeira ou outro material
fácil de fácil usinagem;
c - Usinar uma peça-teste usando a peça bruta cujo fundido foi refugado;
d - Usinar a primeira peça, controlando dimensões e ajustando parâmetros possíveis de serem
ajustados no comando até obter as condições adequadas e dimensões dentro das tolerâncias. A
inspeção completa da peça, em certos casos, poderá ser feita em uma máquina de medir com NC.
É evidente que em cada um destes testes, ao se constatar erros, estes são corrigidos até se
obter um programa bom, embora ainda não otimizado. Esta otimização poderá ser feita à medida que
novos lotes da mesma peça forem produzidos. Um programa testado, otimizado e aprovado (peça boa),
pode ser enviado atualizado da máquina para o programador.
Em termos de organização pode-se adotar o "sistema das três cores" para identificar o estágio
em que estão os programas, utilizando uma etiqueta;
- vermelha, nos programas nunca testados;
- amarela, nos programas testados e corrigidos, mas ainda não otimizados;
- verde, nos programas otimizados.
O operador que recebe um programa com etiqueta amarela ou verde sabe que pode rodar este
programa sem necessidade de teste enquanto que um com etiqueta vermelha, deverá ser testado na
máquina com todo cuidado e sempre depois de se terem esgotadas todas as outras possibilidades de
verificação.
3.3. Sistemas de Programação
Paralelamente ao grande desenvolvimento das máquinas de comando numérico no mundo
inteiro tem ocorrido, como conseqüência lógica, um progresso considerável nos sistemas de
programação destes equipamentos, principalmente levando-se em conta o fato de que a utilização
econômica das máquinas está intimamente ligada a qualidade e grau de automatização da programação.
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Embora exista uma grande variedade de sistemas de programação disponíveis no mercado eles
podem ser reunidos em três grupos, de acordo com o local onde a referida programação é realizada [1]:
- longe da máquina;
- perto da máquina,
- amarrado à máquina.
No sistema amarrado à máquina a entrada do programa no gabinete de comando se dá
manualmente e é feita pelo operador. Apresenta a vantagem de dispensar toda uma infra-estrutura de
equipamento e pessoal que os outros dois sistemas necessitam. No entanto, sua aplicação só se justifica
economicamente quando o tempo de programação representa uma parcela pequena do custo total de
fabricação. No caso de comando ser apenas NC praticamente não se justifica a utilização de um sistema
de entrada manual de dados (MDI). No caso de comando CNC, vai depender do grau de complexidade
da peça e dos recursos do próprio comando (grau de conforto, ciclos fixos, sub-rotinas, linguagem
conversacional, programação, etc.). A programação feita pelo operador na própria máquina é uma
tendência que tem se verificado através de feiras e outros meios de divulgação utilizando um comando
que traz, embutido em sua memória, recursos de ciclos de programação e visualização gráfica que
tornam a programação bem mais simples e rápida (utilização de linguagem de alto nível).
Estes comandos mais recente também permitem a programação em paralelo, ou seja, a
introdução de um programa no comando, enquanto outro está sendo processado. O custo destes
comandos são geralmente mais elevado.
É evidente que a programação diretamente na máquina sempre tráz o incoveniente de sofrer a
influência do estado de espírito e disposição do operador, colocando em risco o cumprimento de prazos
de entrega e perdendo-se o controle da produção ou pelo menos tornando-o difícil. Outro ponto a ser
salientado é que neste caso o operador tem que ser melhor qualificado. Talvez a programação manual
diretamente na máquina possa ser uma solução provisória para quem está comprando a primeira
máquina CNC, mas com o aumento do número de máquinas justifica-se a aquisição de uma infra-
estrutura de programação.
No caso do sistema perto da máquina, um computador (normalmente um micro) está integrado
no local de trabalho mas independente da máquina. Utilizando uma gama de funções, semelhantes
aquelas existentes num comando confortável de entrada manual, um programador qualificado pode
programar várias máquinas em paralelo ao trabalho das mesmas. A transferência dos programas para as
máquinas pode se dar via fita perfurada, disquete, fita cassete, etc., geradas pelo próprio computador, ou
diretamente deste para o comando das máquinas via DNC (Direct Numerical Control).
Um sistema de programação longe da máquina geralmente apresenta elevado grau de
automatização podendo dispor de recursos, tanto para definir geometria da peça, que servirá de base
para movimentar automaticamente a ferramenta quanto para determinar automaticamente toda a
tecnologia (escolha de ferramentas, distribuição de cortes, determinação das condições de usinagem,
etc.). Além disso, tais sistemas dispõem de características capazes de:
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a) transladar e girar partes ou o todo da peça para evitar reprogramar seções repetitivas do
desenho;
b) ampliar ou reduzir dimensões usando um fator de escala;
c) atravésde "macros" e "laços" tornar a programação bastante confortável e automatizada,
especialmente se dentro dos macros forem usados parâmetros que poderão assumir qualquer valor
desejável, facilitando com isso a programação de famílias de peças;
d) emitir relatórios que orientem na preparação da máquina, bem como das ferramentas e
dispositivos necessários para cada peça,
e) possibilidade de simulação da trajetória da ferramenta na tela do sistema, com recursos de
sombreamento, aproximando-se muito da usinagem real realizada na máquina.
É evidente que nem todos os sistemas de programação apresentam todas estas características.
Alguns se concentram mais na parte geométrica servindo, por exemplo, para programar peças
complexas cuja usinagem exija máquinas NC com mais de 3 eixos de comando. Outros são aliviados da
parte geométrica e ampliados na parte tecnológica, dependendo do tipo de componente a ser produzido.
Isto vai afetar diretamente a capacidade de hardware requerido, possibilitando que o sistema seja
implementado em computadores de porte menor, da família dos micros, como já se pode encontrar hoje.
Neste sistema de programação encontra-se os sistemas CAD/CAM (Computer Aided Design/Computer
Aided Manufacturing).
3.4. Considerações Finais
Procurou-se descrever aqui o procedimento tradicionalmente empregado na programação
manual. É importante reforçar que existem outras técnicas de programação como as apresentadas no
ítem 3.3, que, partindo do desenho da peça (ou de sua geometria armazenada num sistema de
processamento de dados) chegam ao programa NC de forma bem mais automatizada.
Comparando a programação manual com a assistida por computador, principalmente no caso de
peças de média e elevada complexidade, verifica-se que o tempo de programação, no caso de assistida
pode estar entre 35 a 16% do tempo necessário na programação manual. Reduções maiores no tempo
de programação só poderão ser conseguidas com a utilização de CAD/CAM.
É evidente que a introdução ou não de um sistema de programação assistido por computador vai
depender de muitos fatores sendo difícil ditar normas gerais que possam, em qualquer situação, levar a
uma decisão acertada. Em todo caso, o estudo do problema deve começar levando-se em conta fatores
tais como:
- Número de máquinas NC em uso;
- Freqüência de programação;
- Disponibilidade de hardware,
- Complexibilidade das peças.
Introdução à Tecnologia CNC e à Programação Manual de Torno e Fresadora
Prof. Neri Volpato, Ph.D.
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A organização interna da empresa e a estrutura de pessoal tem uma influência ponderável na
seleção de uma metodologia de programação a adotar. Na maioria das empresas são utilizados, em
paralelo, vários estágios de automatização da programação NC, dependendo do campo de aplicação,
dos processos de fabricação e dos produtos.