4. apresentação final
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INTEGRADORA V
Universidade do MinhoEscola de Engenharia - Departamento de Engenharia Mecnica
ENGENHARIA INVERSA - TORNO CNC
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Universidade do MinhoEscola de Engenharia - Departamento de Engenharia Mecnica
Grupo 1
Regente: Prof. Joaquim BarbosaTutor: Prof. Caetano Monteiro
A52760Miguel Marques
Machado
A68592Afonso Oliveira
Baptista
A68595Stphane Jos
Costa
A68598Ins Varela
Gomes
A68628Diogo Henrique Antunes Rama
A68634Guilherme
Oliveira Capela
A68635Helena Sofia
Martins Lopes
A68643Tiago Jos Alves
Gonalves
A68661Guilherme
Botelho Simes
A68665Marta Catarina
Fernandes Pinto
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Engenharia Inversa
You need to study other peoples work. Their approaches to problem solving and the tools they use give you a fresh way to look at your own work
Gary Kildall
Universidade do MinhoEscola de Engenharia - Departamento de Engenharia Mecnica
IEEE Senior Engineer
http://images.tcdn.com.br/img/img_prod/229827/2148_1.jpg
http://www.celmar.com/uploads/images/11034.jpg
http://prodigystore.com/store/691-thickbox/mini-torno-cnc-140x250.jpg
http://images.tcdn.com.br/img/img_prod/229827/2148_1.jpghttp://www.celmar.com/uploads/images/11034.jpghttp://prodigystore.com/store/691-thickbox/mini-torno-cnc-140x250.jpg
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Anlise do funcionamento do mini-torno CNC
Fabrico de componentes
Estudo dos materiais e processos de fabrico
Verificao do dimensionamento mecnico de componentes
Estudo de softwares de comando CNC
Modelao CAD
Manual de Funcionamento
Tpicos de estudo
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Anlise de contedos Estado da arte
Relatrios de anos anteriores
Catlogos de vendasDesenhos tcnicos
Manuais de fabricantes
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Desenvolvimento de tarefas
Manual de Instrues de Funcionamento e
ManutenoEstado da Arte Relatrio Final
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Identificao e caracterizao dos componentes do torno mecnico
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1. Fuso principal
Componente Motriz4. Caixa Norton8. Fuso
11. Fuso do carro superior2. Bucha
Componente Funcional
3. Porta-Ferramentas13. Carro principal14. Carro superior22. Cabeote Fixo26. Contraponto28. Ferramenta de corte5. Barramento
Componente Estrutural
6. Cabeote Mvel9. Guias
27. Resguardo de proteo
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Materiais e processos de fabrico
Elementos ProcessoComponentes (cabeote fixo e cabeote mvel) Fundio+Maquinagem
Moldes MaquinagemCaixas de machos Maquinagem
Sistemas de enchimento, distribuio e alimentao Maquinagem
Materiais Vantagens Desvantagens
Ao Boa maquinabilidade, Custo e Boas propriedades mecnicasMassa volmica elevada
Temperatura de fuso elevada
Ferro FundidoCusto, Elevado mdulo de
elasticidade eBaixa condutibilidade trmica
Massa volmica elevadaTemperatura de fuso elevada
Ligas de Alumnio Massa volmica reduzida e Temperatura de fuso baixaCusto
Liga oxidvel
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Estudo do desenho e anlise dos defeitos de vazamentos anteriores
Modelao 3D dos componentes Fabrico de prottipos dos componentes
Modelao 3D final Construo de prottipos dos componentes
Projeto de fundio
Modelao 3D das caixas de machos Dimensionamento do sistema de alimentao
Construo das caixas de machos Dimensionamento do sistema de enchimento e distribuio
Construo Sistema Alimentao Simulao do conjunto no software NovaFlow&Solid
Fabr
ico
de c
ompo
nent
es
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Anlise dos defeitos de vazamentos anteriores
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Estudo do desenho
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Prottipos das Caixas de Machos
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Construo das Caixas de Machos
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Caixas de Machos
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Moldes
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Placa Molde
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Modelao 3D
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Dimensionamento do sistema de alimentao
Dimensionamento dos sistemas de enchimento e distribuio
Modelao 3D dos sistemas
Simulao do processo de fundio
Simulao numrica do processo de fundio
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1. Determinao dos pontos quentes da peaCabeote fixo
Regra de Heuvers Software NovaFlow&Solid
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Dimensionamento do sistema de alimentao
Dimensionamento dos sistemas de enchimento e distribuio
Modelao 3D dos sistemas
Simulao do processo de
fundio
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Dimensionamento do sistema de alimentao
Dimensionamento dos sistemas de enchimento e distribuio
Modelao 3D dos sistemas
Simulao do processo de
fundio
Cabeote mvelRegra de Heuvers Software NovaFlow&Solid
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2. Dimensionamento dos alimentadoresCabeote fixo
Analiticamente
Software NovaFlow&Solid
Caractersticas do alimentador
Dimetro mnimo 47.8 mm
Altura mnima 71.7 mm
Volume mnimo 0.130 dm3
Massa 0.311 kgDimensionamento
do sistema de alimentao
Dimensionamento dos sistemas de enchimento e distribuio
Modelao 3D dos sistemas
Simulao do processo de
fundio
Caractersticas do alimentador
Dimetro mnimo 38.5 mm
Altura mnima 104 mm
Volume mnimo 0.121 dm3
Massa 0.324 kg
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Cabeote mvel
Analiticamente
Software NovaFlow&Solid
Caractersticas do alimentador
Dimetro mnimo 36.4 mm
Altura mnima 54.6 mm
Volume mnimo 0.058 dm3
Massa 0.158 kg
Caractersticas do alimentador
Dimetro mnimo 33.9 mm
Altura mnima 50.9 mm
Volume mnimo 0.046 dm3
Massa 0.123 kg
Dimensionamento do sistema de alimentao
Dimensionamento dos sistemas de enchimento e distribuio
Modelao 3D dos sistemas
Simulao do processo de
fundio
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Dimensionamento do sistema de alimentao
Dimensionamento dos sistemas de enchimento e distribuio
Modelao 3D dos sistemas
Simulao do processo de
fundio
3. Dimensionamento dos canais de ataque
Dados iniciais Cabeote fixo Cabeote mvel
N de ataques 2 2
Velocidade do metal nos ataques (m/s) 1 1
Tempo de enchimento (s) 3.5 3.5
Volume (pea+alimentador) (dm3) 0.635 0.251
Caudal (dm3/s) 0.181 0.072
3691 rea de cada ataque (mm2)
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Dimensionamento do sistema de alimentao
Dimensionamento dos sistemas de enchimento e distribuio
Modelao 3D dos sistemas
Simulao do processo de
fundio
Dados iniciais
rea total de ataques (cabeote fixo) 182 mm2
rea total de ataques (cabeote mvel) 72 mm2
rea total de ataques 254 mm2
4.1. Dimensionamento do canal de distribuio
Geometria do canal Trapezoidal
Base maior (mm) 24
Base menor (mm) 20
Altura (mm) 12
rea (mm2) 264
4. Dimensionamento dos canais de distribuio e de enchimento
De acordo com a equao da continuidade
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4.2. Dimensionamento do canal de descida
Geometria do canal TroncocnicoDimetro menor (mm) 18Dimetro maior (mm) 24Altura (mm) 75rea mnima da seco (mm2) 254
Dimensionamento do sistema de alimentao
Dimensionamento dos sistemas de enchimento e distribuio
Modelao 3D dos sistemas
Simulao do processo de
fundio
De acordo com a equao da continuidade
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Dimensionamento do sistema de alimentao
Dimensionamento dos sistemas de enchimento e distribuio
Modelao 3D dos sistemas
Simulao do processo de
fundio
Bacia de vazamento + canal de descida + canal de distribuio + canais de ataque
Alimentadores
Cabeote fixo Cabeote mvel
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Dimensionamento do sistema de alimentao
Dimensionamento dos sistemas de enchimento e distribuio
Modelao 3D dos sistemas
Simulao do processo de
fundio
Simulao do processo de fundio recorrendo ao software NovaFlow&Solid
Importao geometria
sistema
Parmetros iniciais
Menu Simulao
Anlise Resultados
abertura do ficheiro .stl posicionamento dosistema gravao do ficheiroem formato .cvg
abertura do ficheiro .cvg definio dos materiais definio dos pontos devazamento e de alimentao definio dos parmetros deenchimento
simulao do processo defundio dos componentes
anlise dos resultadosobtidos
-tempo de solidificao- distribuio datemperatura ao longo doprocesso- percentagem derechupe
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Dimensionamento do sistema de alimentao
Dimensionamento dos sistemas de enchimento e distribuio
Modelao 3D dos sistemas
Simulao do processo de
fundio
Resultados obtidos
Tal como esperado, verificou-se a ocorrncia de rechupe nos
alimentadores e na bacia de enchimento
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Cadeia de Acionamentos da Mquina e respetivo Comando
Componente Tipo de movimentoTransmisso de
movimentoAcionamento
Comando Manual Comando Automtico
Carro Deslocamento em x Contacto Direto Alavanca/Manivela Motor de passo
rvore Rotao da pea Contacto Direto Ligao Flexvel Caixa de velocidadesMotor que permite
mudana de velocidade
Cabeote mvel
Deslocamento em z Contacto Direto Alavanca/Manivela Motor de passo
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Comando automtico e anlise dos softwares CNC
Interpretao das informaes/instrues definidas no programa e controlo dos motores de passo
Transmisso das instrues/informaes (Cdigo G) placa de controlo via USB ou Wi-fi
Formulao de instrues (manualmente ou por CAM) a serem interpretadas e executadas pela mquina CNC
Utilizao de software CAM obtendo informaes do processo de fabrico do componente
Modelao do componente em Software CAD
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Placa de controlo
Interpreta as informaes/instrues
definidas no programa;
Controla os motores de passo;
Permite o controlo dos dois eixos
necessrios para o funcionamento do mini-
torno:
Movimento do carro longitudinal (eixo Z)
Movimento do carro transversal (eixo X)
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Software NINOS Tournage
Permite a interao CAD/CAM
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Dimensionamento mecnico de componentes
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Determinao da situao crtica de
maquinagem
Clculo das foras
Torneamento sem recorrer ao
contraponto
Foras totalmente suportadas pelo cabeote mvel
Reaes nas guias
Dimensionamento do motor
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Situao crtica: Parmetros considerados
Material utilizado Ao ao Carbono AISI 1060 (Ao duro)
Avano (f) 0.20 mm/rot
Penetrao (Ap) 2 mm
Relao de Corte (G) 10
ngulo de posio (r) 75o
ngulo de Ataque () 14o
Velocidade de Corte (Vc) 15 m/min
Dimetro mximo maquinvel 150 mm
Fora de corte (tangencial) = 852
Fora de penetrao (axial) = 1 5 = 171
Fora de avano (axial) = 2 5 = 341
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Dimensionamento do motor
Momento mximo que o motor tem que ter = 63,9 Velocidade angular mxima = 3,3 3 /
Potncia mxima que o motor deve desenvolver = 212,8
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Nmero do Modelo 82zyt180- 150- 2000Binrio 716 mN.m
Potncia de sada 300WComutao Escova
Dimetro externo 82mmVelocidade 2000 rpm
Tenso 180 V
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Clculo das foras
Torneamento com a utilizao de contraponto Estrutura hiperesttica
Situaes analisadasi. Torneamento sem se recorrer ao contraponto
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Fc
Ff
Fap
RxB
RyB
RxA
RyA
RzA
Rtc
RxB
RyB
RxA
RyA
RzA
Rtc
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Clculo das foras
Situaes analisadasii. Situao hipottica: As foras aplicadas pela ferramenta pea so suportadas pelo cabeote mvel ( exceo da fora de avano)
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Clculo das foras nas guias
Foras de corte, penetrao e avano Pastilha de corte Porta-ferramentas Guias de deslizamento
i. Guia prismtica de seco reta uniforme (guia retangular)
Restrio do tipo aberta Transladao no sentido axial
Forma geomtrica mais comum
Guia retangular No permite deslocamentos em y
Guia prismticaDistribuio mais uniforme dos esforos (geralmente as
mais utilizadas
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Clculo das foras nas guias
ii. Guia cilndrica sem restrio do tipo aberta
Transladao no sentido axial Momento em torno do eixo dos xx e do
eixo dos yy
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Previso Inicial Se 1 Se 2 Se 3 Se 4 Se 5 Se 6 Se 7 Se 8 Se 9 Se 10 Se 11 Se 12 Se 13 Se 14 NATAL Se 15 Se 16 Se 17 Se 18 Se 19 Se 20SEMINRIO 1 - Projeto para o FabricoSEMINRIO 2 - Propriedade IntelectualApresentao MEIA-VIDAApresentao FINALEntrega Relatrio FinalDiscusso Individual do Relatrio FinalA. Anlise de ContedoB. Redao do Estado de ArteC. Fabrico do ComponenteD. Estudo dos materiais dos comp. tornoE. Estudo processos fabrico comp.F. Dimension. mecnico componentesG. Estudo cadeia cinemtica mov.H. Estudo de softwares comando CNCI. Modelao CADJ. Manual de funcionamento
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Plano de Tarefas
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Concretizao
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Se 1
Se 2
Se 3
Se 4
Se 5
Se 6
Se 7
Se 8
Se 9
Se 10
Se 11
Se 12
Se 13
Se 14 NATAL
Se 15
Se 16
Se 17
Se 18
Se 19
Se 20
SEMINRIO 1 - Projeto para o FabricoSEMINRIO 2 - Propriedade IntelectualApresentao MEIA-VIDAApresentao FINALEntrega Relatrio FinalDiscusso Individual do Relatrio FinalA. Anlise de ContedoB. Redao do Estado de ArteC. Fabrico do ComponenteD. Estudo dos materiais dos comp. tornoE. Estudo processos fabrico comp.F. Dimension. mecnico componentesG. Estudo cadeia cinemtica mov.H. Estudo de softwares comando CNCI. Modelao CADJ. Manual de funcionamento
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Evoluo face aos trabalhos anteriores
Fundio de componentes Construo da caixa de machos para o cabeote mvel; Correo do molde e da caixa de machos do cabeote fixo; Correo dos clculos efetuados para o sistema de enchimento e alimentao de ambos
os componentes; Correo da localizao do alimentador do cabeote fixo; Definio da localizao do alimentador do cabeote mvel; Elaborao de diferentes simulaes numricas para anlise de diferentes solues; Elaborao do manual de instrues para utilizao do software NovaFlow&Solid
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Estado da arte Organizao e sistematizao da informao recolhida.
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Clculo de esforos e dimensionamento de componentes Correo do estudo realizado para as guias do barramento; Realizao do estudo dos esforos atuantes no torno; Alterao dos parmetros de maquinagem para novo estudo dos esforos atuantes
no torno; Dimensionamento e seleo do motor
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Softwares CNC e placa de controlo Estudo das plataformas de comunicao entre computador e mquina de controlo
numrico; Estudo dos softwares CNC disponveis; Estudo do software adaptado ao torno CNC - NinosTournage; Elaborao do manual de instrues para utilizao do software NinosTournage; Estudo da placa de controlo a utilizar.
Nmero do slide 1Nmero do slide 2Nmero do slide 3Nmero do slide 4Nmero do slide 5Nmero do slide 6Nmero do slide 7Nmero do slide 8Nmero do slide 9Nmero do slide 10Nmero do slide 11Nmero do slide 12Nmero do slide 13Nmero do slide 14Nmero do slide 15Nmero do slide 16Nmero do slide 17Nmero do slide 18Nmero do slide 19Nmero do slide 20Nmero do slide 21Nmero do slide 22Nmero do slide 23Nmero do slide 24Nmero do slide 25Nmero do slide 26Nmero do slide 27Nmero do slide 28Nmero do slide 29Nmero do slide 30Nmero do slide 31Nmero do slide 32Nmero do slide 33Nmero do slide 34Nmero do slide 35Nmero do slide 36Nmero do slide 37 Evoluo face aos trabalhos anterioresNmero do slide 39
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