apostila de torno a cnc - versão mar 2013
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CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA
CELSO SUCKOW DA FONSECA
DIRETORIA DE DESENVOLVIMENTO EDUCACIONAL
DEPARTAMENTO DE ENSINO MÉDIO
COORDENADORIA DE MECÂNICA
FUNÇÕES DE PROGRAMAÇÃO DO COMANDO
MACH 9 E OPERAÇÃO DO TORNO
ROMI CENTUR 30D
Organizadores
Ezio Zerbone / Geraldo Lima
MATERIAL DE APOIO AOS ALUNOS
DO CURSO TÉCNICO DE
MECÂNICA NA DISCIPLINA
AUTOMAÇÃO EM USINAGEM I
RIO DE JANEIRO, RJ - BRASIL
Última atualização – Janeiro/2013
SUMÁRIO
PAPO INICIAL “TECNOHUMANO” PARA COMEÇAR E SER LEMBRADO NO FUTURO 6
1. MOTIVAÇÃO - CRIATIVIDADE E INICIATIVA 7
1.1 - MOTIVAÇÃO 7
1.2 - CRIATIVIDADE 10
1.3 - INICIATIVA 12
2. REVISÃO DE MATEMÁTICA 14
EXERCÍCIOS PARA FIXAR O APRENDIZADO 15
3.1 - Processo de Fabricação do Metal Duro17
3.2 - Chave de código (ISO 5608) para porta ferramentas para Torneamento externo 19
EXERCÍCIOS PARA FIXAR O APRENDIZADO 21
4 - INTRODUÇÃO AO CNC 23
Flexibilidade 23
Complexidade 23
Repetibilidade 23
Produtividade 24
Vantagens no uso do CNC 25
EXERCÍCIOS PARA FIXAR O APRENDIZADO 26
5 - PARÂMETROS DE CORTE PARA TORNEAMENTO 28
Avanço ( A ) 28
Área de Corte ( S ) 30
Velocidade de Corte ( Vc ) 30
Fig. 5.3 – Influência da Vc na rugosidade 31
Tensão de Ruptura ( TR ) 31
Pressão Específica de Corte ( KS ) 32
Força de Corte ( FC ) T 3
Potência de Corte ( PC ) 3
EXERCÍCIOS PARA FIXAR O APRENDIZADO 6
6. CLASSIFICAÇÃO DAS FUNÇÕES DE PROGRAMAÇÃO 7
7. DETALHAMENTO DAS FUNÇÕES 9
Fixação do Zero PeçaFixação do Zero Peça (Origem do programa). 9
Sistema de Coordenadas 10
Função – G90 – Sistema de Coordenadas Absolutas – 10
Função – G91 – Sistema de Coordenadas Incrementais – 11
Caractere para fazer comentários no programa ( ; ) 12
EXERCÍCIO PARA FIXAR O APRENDIZADO 12
Função N – Numeração Seqüencial de Blocos 13
Função G99 – Cancelamento de Referência Temporária 13
Função G92 – Deslocamento de Origem – (Referência temporária) 13
Função T - Seleção de Ferramentas e Corretores. 13
Função G54/G55 - Estabelecimento do Zero-Peça 13
Função G01 – Interpolação Linear com avanço programado 14
Função M00 – Parada programada do Programa 14
Função M01 – Parada Opcional do Programa 15
Funções M02 e M30 – Final de Programa 15
Funções M03, M04 e M05 – Comandos do Eixo-árvore 15
Funções M08 e M09 – Liga (M08) e Desliga (M09) Refrigerante de Corte 15
Funções M11 e M12 – Gamas de velocidades15
Função G96– Velocidade de Corte Constante 15
Função G97– RPM constante 16
Funções G02 e G3 – Interpolação Circular 16
Função G04 – Tempo de Permanência17
Funções G70 e G71 – Sistemas de Programação das Coordenadas 17
Funções G41 e G42 – Compensação do Raio da Ferramenta 17
Função – G40 – Cancela Compensação do Raio da Ferramenta – 19
8. CICLOS FIXOS E SUB-ROTINAS 20
Função G74 – Ciclo de Furação e Desbaste 20
Função G75 – Ciclo de Faceamento e Abertura de Canais 21
Função G83 – Ciclo de Furação para Furos Longos 23
Função G66 24
Função G37 – Ciclo Automático de Roscamento - 26
Função G76 – Ciclo Automático de Roscamento - 32
9. PROGRAMAÇÃO ASSISTIDA POR COMPUTADOR PARA MÁQUINAS A CNC 35
9.1 – PROGRAMAÇÃO AUTOMÁTICA PARA TORNO A CNC 36
10. TEMPO DE USINAGEM 39
EXERCÍCIOS PARA FIXAR O APRENDIZADO 45
TORNEAMENTO DE CASTANHAS 47
REFERÊNCIA EM “X ” 47
REFERÊNCIA EM “Z ” 48
FAZER ZERO PEÇA 49
INTRODUÇÃO DE PROGRAMA E SIMULAÇÃO GRÁFICA 51
11. Tolerâncias de Forma (Norma NBR 6409/80) 52
PAPO INICIAL “TECNOHUMANO” PARA COMEÇAR E SER LEMBRADO NO FUTURO
Caros alunos:
Talvez esta página da apostila, seja ignorada por muitos que irão freqüentar a disciplina
“Automação em Usinagem 1”, por não se tratar de conteúdo técnico. Porém desde que iniciei
minha caminhada como professor no CEFET-RJ, entendo cada vez mais, que a formação de um
aluno não deve passar somente pela fase técnica.
Ao iniciar no mundo do trabalho, após término do curso ou mesmo na fase de estágio,
certamente o aluno sentirá a necessidade de ter sido alertado sobre alguns conhecimentos sobre
RH e certamente sua memória lhe remeterá a este momento inicial da disciplina. A certeza sobre
a necessidade destes conhecimentos de RH, não é fruto apenas de aprendizado acadêmico ou
pesquisa, pois em minha vida profissional trabalhei sendo gerenciado e gerenciando pessoas, o
que me dá a autoridade de dizer que o que falo, pois foi vivido na prática. Tenho plena convicção,
que as historias que conto em minhas aulas, de experiências vividas por mim no mercado do
trabalho, contribuem para o aprendizado mais completo do futuro técnico.
Na busca de maior flexibilidade com a finalidade de acompanhar as necessidades de um
mercado consumidor de forma competitiva, o que passa na cabeça da maioria dos empresários é
investir no desenvolvimento tecnológico julgando que ele é a mola propulsora do setor produtivo.
Porém ele negligência a parte que não devemos nunca se esquecer do ator principal de um
processo produtivo: O Homem.
Quando LE BOTERF inicia seu estudo sobre o desenvolvimento de competências, começa
apresentando o questionamento: O que é um profissional? Ele dá como resposta que o
profissional é aquele que sabe administrar uma situação profissional complexa.
Em minha pesquisa de mestrado questionando a opinião de operadores e programadores
sobre as aptidões ou qualidades pessoais, visto que estas estão cada vez mais procuradas pelo
mercado de trabalho, foi elaborado um item no formulário que tinha o objetivo de saber com que
intensidade a Motivação, a Iniciativa e a Criatividade podiam contribuir para melhor
desempenho das tarefas executadas pelos programadores e operadores (VALLE, 2003). Entre
todos os operadores e programadores entrevistados, 75% responderam que estas características
contribuem para melhor desempenho.
Valorizando a importância destas qualidades, para um bom desempenho de um
trabalhador, independentemente de sua posição ou cargo dentro da empresa, estaremos, antes
de iniciar a parte prática da matéria a ser desenvolvida, mostrando algumas considerações sobre
Motivação, Criatividade e Iniciativa. Este adendo não nenhuma pretensão de esgotar o assunto e
sim dar um diferencial nos cursos ministrados no CEFET/RJ.
1. MOTIVAÇÃO - CRIATIVIDADE E INICIATIVA
1.1 - MOTIVAÇÃO
Motivação é quando se tem um motivo para agir. Ter motivação significa ter um desejo por
trás de suas ações. Ela é responsável pela persistência de uma pessoa para atingir uma meta.
Existem várias formas de amor, o amor ao trabalho é um ingrediente para a motivação. Quando
você executa uma tarefa sem estar motivado, com certeza não existe um comprometimento com o
resultado final. O funcionário motivado vive com uma pergunta "martelando" em sua mente:
"Como posso fazer melhor?".
Uma excelente forma de motivação é através da visualização. Visualizar seu objetivo e
sentir as sensações do sucesso, como se ele já tivesse acontecido, isto faz com que você se torne
mais confiante (site: Meta Sinergia.com.br). Por exemplo, se você está estudando para um
concurso, durante o estudo, visualize seu nome na lista de resultado.
Logo que possível, quando você estiver pesquisando na internet, no Google digite
motivação e assista alguns vídeos que estão disponíveis: Palestra de Motivação de Daniel
Goldrin(You Tube) e outras.
Uma pessoa pode ser altamente inteligente de acordo com uma definição mais
conservadora (ou seja, tem alto poder cognitivo, de maneira mensurável em testes de
inteligência), no entanto, pode não ter motivação para dedicar sua inteligência para certas tarefas.
Motivação No Ambiente Corporativo
Motivação é um tema bastante polêmico, tanto no meio intelectual como empresarial. Por
isso mesmo, várias teorias existem exclusivamente para explicá-la dentro de vários contextos.
Em psicologia, motivação é a força propulsora (desejo) por trás de todas as ações de um
organismo. Em administração, motivação é o processo responsável pela intensidade, direção e
persistência dos esforços de uma pessoa para o alcance de uma determinada meta. É o conjunto
de motivos que levam o indivíduo a agir de uma determinada forma. Em outras palavras, a
motivação é baseada em emoções.
Grande parte das organizações acreditam que o dinheiro motiva as pessoas. De inicio,
esse pensamento deu certo. Mas ele já não supre mais as necessidades psicológicas humanas.
O segredo de quem administra é identificar o que motiva o profissional, ou seja, saber quais são
suas aspirações e desejos para então incentivá-lo a alcançar aquele objetivo.
Contudo, a motivação é diferente em pessoas diferentes. Por isso, é preciso identificar o
nível de motivação de cada pessoa. Muitos já estão motivados. Outros estão em busca de bens e
desafios, e precisam de muita motivação.
Desempenho profissional, reconhecimento, elogios, etc devem ser aplicados pela líder
perante a sua equipe, pois também ajudam na motivação. É importante observar e reconhecer o
que está sendo feito certo e bem feito, pois isto motiva os colaboradores a continuar por este
caminho.
O nosso comportamento é causado pelo modo como percebemos o mundo e é dirigido
para atingir certas metas. Assim, o processo motivacional é basicamente induzido. As
necessidades dos empregados (motivos) causam um desejo interior de sobrepujar alguma falta ou
desequilíbrio. Aplica-se alguma forma de incentivo de administração que nos motiva a responder e
a nos comportar de forma a chegar a um resultado. Assim, nossas necessidades estão satisfeitas
e a organização obtém o resultado desejado.
Falar da própria motivação é falar de uma pessoa que em um projeto de vida, sabe aonde
chegar e como fazer para atingir seus objetivos. Uma pessoa com essa determinação e grau de
confiança em si mesma demonstra uma auto-estima considerável e tem uma excelente motivação
para o trabalho, pois sabe o que quer da vida. E é isso o que as organizações estão procurando.
É cada vez mais crescente a busca por profissionais talentosos, pois sem eles nada
adianta estratégia, tecnologia ou idéias inovadoras. As organizações estão à procura de pessoas
integras, criativa, motivadas, eficientes, visionarias e compreensivas.
Antes disso é preciso refletir que pessoas sem projeto pessoal ou profissional não podem
ter motivação pela simples razão de que não têm vontade, ou melhor, não sabem como estimular
sua vontade. A vontade implica em desejo, querer algo, realizar um sonho ou ter uma ambição
saudável. Aquele que sabe o que quer, tem vontade e motivação de ir atrás, ativa sua
determinação, persistência, energia infinita para o trabalho.
Como motivar o outro é uma questão de liderança e isso se traduz em reconhecimento,
elogio, incentivo, feed back de cada ação em que se avalia que o outro fez um mínimo de esforço
para superar expectativas. Motivar pessoas é a capacidade de fazê-las agir por causas muito mais
do que por projetos. A causa é maior, é uma missão em que todos se envolvem e pela qual todos
se comprometem. É muito mais fácil a motivação pela crença, ideal e confiança do que pela meta
ou imposição. Meta, qualquer pessoa com vontade dá conta.
Funcionário motivado e produtivo é aquele que está no lugar certo, ocupando uma função
capaz de explorar e estimular suas potencialidades, bem como lhe fornecer reconhecimento –
através de um salário compatível, plano de crescimento, benefícios e um reconhecimento genuíno
por parte da organização que ressalve o seu valor.
Motivar é dar crédito, além de elogiar; é fazer com que cada um à sua volta se sinta
partícipe dos resultados da empresa. Para isso é preciso que todos, sem exceção, saibam do
objetivo, como e quais são as ações para atingi-lo, sintam uma direção firme e sólida e a
segurança do acompanhamento em cada ação. Uma embarcação qualquer precisa de um
comandante que faça seus marinheiros acreditarem que podem dar a volta ao mundo. E podem.
Referência Bibliográfica STONER, 2005.
Leia atentamente o história a seguir conhecida como : A vaquinha
Um Mestre da sabedoria passeava por uma floresta com seu fiel discípulo, quando avistou
ao longe um sítio de aparência pobre e resolveu fazer uma breve visita. Durante o percurso
ele falou ao aprendiz sobre a importância das visitas e as oportunidades de aprendizado
que temos, também com as pessoas que mal conhecemos.
Chegando ao sítio, constatou a pobreza do lugar, sem calçamento, casa de madeiras, os
moradores, um casal e três filhos, vestidos com roupas rasgadas e sujas. Então se
aproximou do senhor aparentemente o pai daquela família e perguntou: Neste lugar não há
sinais de pontos de comércio e de trabalho, então como o senhor e a sua família
sobrevivem aqui?
E o senhor calmamente respondeu:
"Meu amigo, nós temos uma vaquinha que nos dá vários litros de leite todos os dias. Uma
parte desse produto nós vendemos ou trocamos na cidade vizinha por outros gêneros de
alimentos e a outra parte nós produzimos queijo, coalhada, etc ... para o nosso consumo, e
assim vamos sobrevivendo".
O sábio agradeceu a informação, contemplou o lugar por uns momentos, depois se
despediu e foi embora. No meio do caminho, voltou ao seu fiel discípulo e ordenou:
Aprendiz, pegue a vaquinha, leve-a ao precipício ali na frente e empurre-a, jogue-a lá em
baixo".
O jovem arregalou os olhos espantando e questionou o mestre sobre o fato da vaquinha ser
o único meio de sobrevivência daquela família, mas, como percebeu o silêncio absoluto do
seu mestre, foi cumprir a ordem. Assim, empurrou a vaquinha morro abaixo e a viu morrer.
Aquela cena ficou marcada na memória daquele jovem durante alguns anos e um belo dia
ele resolveu largar tudo o que havia aprendido e voltar naquele mesmo lugar e contar tudo
àquela família, pedir perdão e ajudá-los.
Assim fez, e quando se aproximava do local avistou um sítio muito bonito, com árvores
floridas, todo murado, com carro na garagem e algumas crianças brincando no jardim. Ficou
triste e desesperado imaginando que aquela humilde família tivera que vender o sítio para
sobreviver, "apertou" o passo e chegando lá, logo foi recebido por um caseiro muito
simpático e perguntou sobre a família que ali morava há uns quatro anos e o caseiro
respondeu:
Continuam morando aqui.
Espantado ele entrou correndo na casa, e viu que era mesmo a família que visitara com o
mestre. Elogiou o local e perguntou ao senhor (o dono da vaquinha): Como o senhor
melhorou este sítio e está tão bem de vida ???
E o senhor entusiasmado, respondeu:
"Nós tínhamos uma vaquinha que caiu no precipício e morreu, daí em diante tivemos que
fazer outras coisas e desenvolver habilidades que nem sabíamos que tínhamos, assim
alcançamos o sucesso que seus olhos vislumbram agora ..."
Ponto de reflexão:
Todos nós temos uma vaquinha que nos dá alguma coisa básica para sobrevivência e uma conveniência
com a rotina. Descubra qual, a sua, para empurrar empurra-la morro abaixo.
1.2 - CRIATIVIDADE
Se até você pensa que a criatividade é um dom divino para poucos privilegiados, aqui vai
uma boa notícia: a criatividade é uma característica que pode ser desenvolvida, ela está ligada a
um processo de pensamento (Maria Inês Felippe-APARH)
Criatividade não é meramente uma questão de técnicas e habilidades, mas, sobretudo de uma
atitude mental no trato de problemas e de idéias.
Sem uma atitude mental correta, estas técnicas não produzirão resultados. Para serem eficazes,
as técnicas de criatividade precisam ser acompanhadas de atitudes que nos levem a ver o mundo
sob diferentes perspectivas e a trilhar caminhos nunca antes tentados.
No site Criatividade e Inovação, encontramos algumas atitudes mentais essenciais para o
pensamento criativo, que são apresentadas a seguir.
Curiosidade
Criatividade requer uma disposição permanente para investigar, procurar entender e obter
novas informações sobre as coisas que nos cercam. Para se tornar uma pessoa mais criativa
você deve aprender a perguntar “por quê?” e “e se…?” e incorporar estas perguntas ao seu modo
de vida. Infelizmente, com a maturidade perdemos aquela atitude inquisitiva da infância, quando
não dávamos trégua aos nossos pais, querendo saber o porquê sobre tudo. Faz-se necessário
estimular a volta desta curiosidade natural, anulada pela escola, pela família e pelas empresas.
Confrontando desafios
As pessoas criativas não fogem dos desafios, mas os enfrentam perguntando “como eu
posso superar isto?”. Elas têm uma atitude positiva e vêem em cada problema uma oportunidade
de exercitar a criatividade e conceber algo novo e valioso.
Descontentamento construtivo
As pessoas criativas têm uma percepção aguda do que está errado no ambiente em volta
delas. Contudo, elas têm uma atitude positiva a respeito desta percepção e não se deixam abater
pelas coisas erradas. Ao contrário, elas transformam este descontentamento em motivação para
fazer algo construtivo.
Mente aberta
Criatividade requer uma mente receptiva e disposta a examinar novas idéias e fatos. As
pessoas criativas têm consciência e procuram se livrar dos preconceitos, suposições e outros
bloqueios mentais que podem limitar o raciocínio.
Flexibilidade
As pessoas muito criativas são hábeis em adotar diferentes abordagens na solução de um
problema. Elas sabem combinar idéias, estabelecer conexões inusitadas e gerar muitas soluções
potenciais. Elas adoram olhar as coisas sob diferentes perspectivas e gerar muitas idéias.
Suspensão do julgamento
Imaginar e criticar ao mesmo tempo, é como dirigir com o pé no freio. As pessoas criativas
sabem que há um tempo para desenvolver idéias e outro para julgá-las. Elas têm consciência que
toda idéia nasce frágil e precisa de tempo para maturar e revelar seu valor e utilidade antes de ser
submetida ao julgamento.
Síntese
Olhe as árvores, sem perder a visão da floresta. A capacidade de se concentrar nos
detalhes sem perder de vista o todo é uma habilidade fundamental das pessoas criativas. A visão
do todo lhe dá os caminhos para estabelecer conexões entre informações e idéias aparentemente
desconexas.
Otimismo
Henry Ford resumiu bem as conseqüências de nossas atitudes: Seja acreditando que você
pode, seja que não pode, você estará provavelmente certo. Pessoas que acreditam que um
problema pode ser resolvido acabam por encontrar uma solução. Para elas nenhum desafio é tão
grande que não possa ser enfrentado e nenhum problema tão difícil que não possa ser
solucionado.
Perseverança
As pessoas muito criativas não desistem facilmente de seus objetivos e persistem na
busca de soluções, mesmo quando o caminho se mostra longo e os obstáculos parecem
intransponíveis. Com muita freqüência, a procura de uma solução criativa requer determinação e
paciência. Ouçamos o Professor Sir Harold Kroto, prêmio Nobel de Química: Nove entre dez de
meus experimentos falham, e isto é considerado um resultado muito bom entre os cientistas.
Eterno aprendiz
Freqüentemente, a solução criativa nasce de combinações inusitadas, estabelecendo
analogias e conexões entre idéias e objetos que não pareciam ter qualquer relação entre si. A
matéria prima para estas analogias e conexões são os fatos observados e os conhecimentos e
experiências anteriores que a pessoa traz consigo. É através de seu patrimônio cultural que cada
pessoa pode dar seu toque de originalidade. Este patrimônio cultural nasce e se alimenta de uma
atitude de insaciável curiosidade e de prazer em aprender coisas novas.
Quais destas atitudes mentais caracterizam sua maneira de lidar com seus desafios?
Quais são seus pontos fortes? Quais atitudes você precisa desenvolver para fortalecer sua
criatividade? Focalize naquelas que você considera essenciais para o aprimoramento de sua
criatividade e prepare um plano de ação. Mas tenha sempre em mente que atitudes não são
mudadas de um dia para outro. Isto requer disciplina, paciência e perseverança. Pode ser difícil,
mas o prêmio é alto.
1.3 - INICIATIVA
Como todo profissional, você tem diariamente a oportunidade de arregaçar as mangas,
usar seus talentos e se destacar por uma atuação brilhante. Quase sempre, isso é apenas uma
questão de tomar a iniciativa de entrar em ação antes que o seu supervisor lhe diga o que fazer e
como (Bob Nelson).
Deixando de lado a questão salarial, as pessoas são livres para tomar o rumo em sua carreira, ou
seja, escolher a direção que desejam seguir. Fracassar ou ter sucesso está sempre nas mãos de
cada um. Mesmo sabendo disso, muitos profissionais hesitam em tomar a iniciativa, quer seja por
comodidade (não sair da zona de conforto) ou por medo de ser chamado à atenção por se
adiantar. Algumas frases são sempre pronunciadas por aqueles que não possuem iniciativa:
Isto não é da minha competência;
O que eu ganho com isso?
Está funcionando assim, para que mudar?
A "mesmice" é como uma doença, depois que você começa a conviver com ela e não quer
ficar bom, nenhum remédio no mundo pode curá-lo.
“Quando for incumbido de um trabalho mais difícil e penoso, não resmungue, não reclame,
mas veja nele uma chance de desenvolver-se.” (M.Taniguchi).
A falta de iniciativa é um dos grandes obstáculos ao desenvolvimento profissional. O
funcionário que faz só o que lhe é exigido adota a lei do mínimo esforço, tem poucas chances
de avançar na carreira. Hoje, mais que nunca, ela precisa superar seus limites continuamente
para oferecer bons serviços a seus consumidores e jamais conseguirá isso com uma equipe
sem iniciativa. Entender que a empresa precisa de você para crescer, é o primeiro passo no
caminho da iniciativa.
Para se sobressair no atual modelo econômico, a empresa necessita de pessoas realizadoras
que:
• Façam o que precisa ser feito, mesmo sem ser solicitadas.
• Resolvam problemas em vez de criá-los, ignorá-los ou de transferi-los para os outros.
• Tenham a qualidade do seu trabalho como marca registrada.
• Corram risco e se dediquem como se fossem donas dos negócios.
A iniciativa é a qualidade que diferencia um funcionário ativo, notável, com visão
empreendedora, do medíocre. E esse último, que geralmente espera ser carregado pelos outros,
é muito mais comum nas organizações do que se imagina. Essas pessoas estão equivocadas. A
velha manobra de trabalhar "conforme o salário" não leva ninguém a lugar nenhum (Maria de Lima
Jornalista – redatora da Rádio Alpha FM / SP)
Para o consultor americano Bob Nelson, especialista em motivação, o maior erro que um
funcionário pode cometer é pensar que trabalha para alguém. "Você pode ter um chefe, receber o
pagamento de determinada empresa, mas você é o mestre de seu próprio destino. É você que
decide que potencial alcançar em sua careira: o que realizar em sua vida. Todos os dias você tem
chance de exceder-se, de ser excepcional. Tudo isso vem da iniciativa".
Logo que possível, quando você estiver pesquisando na internet, no Google digite
Iniciativa e assista alguns vídeos (Vídeos para Iniciativa) que estão disponíveis: O problema não é
meu; DANIEL GODRI - Atitude e Habilidade (You Tube) e outros.
2. REVISÃO DE MATEMÁTICA
Considerações gerais.
Todo programador de um equipamento a CNC, às vezes se depara com algum tipo de
desenho que faltam algumas cotas que para serem determinadas, requer do programador um
conhecimento sólido de trigonometria.
Para tentar minimizar esta dificuldade, apresentaremos a seguir uma série de exercícios para
serem resolvidos em sala de aula que tem a finalidade de fixar alguns conceitos muito importantes
durante a programação.
Razões trigonométricas no triângulo retângulo
Se uma circunferência é tangente a duas retas em P1 e P2, e
estas formam entre si um ângulo, a bissetriz deste ângulo
eas retas perpendiculares a P1 e P2 passarão pelo centro
Figura 2-1 desta circunferência. (Figura 2-1)
Quando duas retas paralelas são cortadas por
uma transversal aparecem uma série de ângulos
com algumas características que auxiliam na
resolução de problemas: Figura 2-2
A = F = C = H
Figura 2-2 E = B = G = D
Exercícios para fixar o aprendizado
2-1) - Dois observadores: A e B, vêem um balão, respectivamente, sob ângulos visuais de 20° e
40°, conforme indica a figura. Sabendo que a distancia entre A e B é de 200m, calcule h.
2-2) - A partir de um ponto, observa-se o tipo de um prédio sob um ângulo de 30°.
Caminhando 23m em direção ao prédio, atingimos outro ponto, de onde se vê o topo do prédio
segundo um ângulo de 60°. Qual a altura do prédio?
2-3) – Para fazer a programação em um torno a CNC da peça abaixo é necessário conhecer todas
as cotas do desenho. De acordo com os conceitos apresentados calcule as cotas faltantes.
Figura 2-5
Figura 2-3
Figura 2-4
2-4) - (UFTM) Um rebite é produzido com as dimensões indicadas no desenho. Calcule o valor,
em cm da dimensão da cota "C".
2-5) - (Vunesp - SP) Ao chegar de viagem, uma pessoa tomou um táxi no aeroporto para se dirigir
ao hotel. O percurso feito pelo táxi, representado pelos segmentos AB, BD, DE, EF e FH, está
esboçado na figura, onde A indica o aeroporto, o ponto H indica o hotel, BCF é um triângulo
retângulo com ângulo reto em C, o ângulo no vértice B mede 600 e DE é paralelo a BC.
Sabendo-se que AB=2km, BC=3km, DE=1km e FH=3,3, determine:
a) As medidas dos segmentos BD e EF em quilômetros
b) O preço que a pessoa pagou pela corrida (em reais), sabendo-se que o valor da corrida do taxi
é dado pela função Y=4+0,8x, sendo X a distância percorrida em quilômetros e Y o valor da
corrida em reais.
Figura 2-6
Figura 2-7
3 - INTRODUÇÃO AO METAL DURO
Metal Duro é um material relativamente novo, produto da metalurgia do pó e de grande
importância para todos os processos de usinagem na indústria moderna.
Totalmente diferente dos materiais fundidos, os pós-metálicos com tamanhos variando de 3 a
10microns são misturados, prensados e sinterizados, formando assim um material de alta
densidade, composto de partículas duras incrustadas no metal ligante.
As partículas duras são os carbonetos metálicos, os quais dentro do Metal Duro, criam a
resistência ao desgaste, enquanto o metal ligante cria a tenacidade.
Embora a tendência seja um aumento crescente do uso do Metal Duro, mesmo em pequenas
empresas, o aço rápido ainda ocupa uma grande parcela no segmento Metal-Mecânico, aos quais
podemos destacar:
Brocas em geral.
Alargadores.
Machos e tarraxas.
Ferramentas de formas especiais.
Ferramentas manuais de corte.
A primeira vez que se usou Metal Duro com material cortante foi por volta de 1920, e
consistia basicamente de Carboneto de Tungstênio (wc) e cobalto (Co), cuja aplicação voltava-se
à usinagem de Ferro Fundido Cinzento.
Por volta de 1930 foi adicionado ao Metal Duro um outro carboneto metálico tal como o
carboneto de Titânio (TiC) para combater o fenômeno do desgaste na superfície de saída da
ferramenta provocado pelos materiais ferrosos de cavacos longos, como por exemplo o aço.
3.1 - Processo de Fabricação do Metal Duro
A principal matéria prima para a fabricação do Metal Duro é a XELITA ( CaWO4 ), bem como a
WOLFRAMITA ( Fe, Mn ) WO4 com alto teor de Tungstênio ( W ).
Na primeira parte do processo, o minério passa por uma série de tratamento químicos e
mecânicos tais como: moagem, lavagem, filtragem, aquecimento e nova lavagem até chegar ao
tungstênio metálico puro em pó. O tungstênio puro é produzido a partir do óxido tungstíco pela
redução com hidrogênio.
Na segunda parte, depois de inspecionado, este tungstênio metálico (w) com impurezas
de no máximo 0.0001% é misturado com carbono (C).
Essa mistura é então levada ao forno, (17000C) sofrendo uma carburização obtendo-se assim o
carboneto de tungstênio (Wc), que é o componente principal do Metal Duro.
Neste estágio são misturados outros constituintes que dão maior dureza ao Metal Duro :
carboneto de titânio (TiC), carboneto de tântalo (TaC) e carboneto de nióbio (NbC).
Na terceira parte, esses carbonetos são misturados e moídos num grande moinho de
bola. Após moagem estes pós metálicos são misturados com cera em pó e prensado em forma de
briquetes.
Na quarta parte do processo, se houver necessidade de modificação, os briquetes são
sinterizados(1300 a 16000C), tornando-se assim uma peça acabada de Metal Duro, em forma de
pastilha intercambiável.
Matéria prima
Moagem
Lavagem
Filtragem
Aquecimento
Tungstênio
metálico puro
em pó
Pó de
tungstênio
Adição de
carbono
Aquecimento
Carboneto de
Tungstênio
Wc
Trituração
e Moagem
Misturar com
Cera em pó
Prensagem
(Briquetes)
Pastilha
Intercambiável
Sinterização
Figura 3-1
3.2 - Chave de código (ISO 5608) para porta ferramentas para Torneamento externo
Fonte: www.scribd.com
O código ISO para suportes porta pastilhas externo inclui símbolos, representados por
Letras e Números que definem formas, tipos e parâmetros dimensionais dos mesmos. O
fabricante pode ainda adicionar um símbolo opcional, separado por um hífen, no qual pode fazer
uso de opções de simbologia própria, ou seja, especificação do fabricante.
Campo 1 - Sistema de Fixação
Campo 2 - Formato das pastilhas intercambiáveis
Campo 3 - Tipos de Porta Ferramentas
Campo 4 - Ângulo de folga das pastilhas
Figura 3-2
Figura 3-3
Figura 3-4
Campo 5 - Sentido de Corte das pastilhas
Campo 6 - Altura da Haste
Campo 7 - Largura da Haste
Campo 8 - Comprimento do Porta Ferramenta
Campo 9 - Comprimento da Aresta de Corte
Figura 3-5
Figura 3-6
Figura 3-7
Figura 3-8
Figura 3-9
Campo 10 - Designação do fabricante
Quando necessário um código suplementar com informações específicas poderá ser adicionado
ao código ISO pelo fabricante
À seguir temos uma figura que mostra um resumo da chave de código para suportes para
torneamento:
Para exercitar a chave de código apresentada, após analisar a figura abaixo, especificar cada
campo representado com letras ou números.
Exercícios para fixar o aprendizado
Figura 3-10
Figura 3-11
Quadro retirado do site da mitsubishicarbide em 12/10/2012
4 - Introdução ao CNC
Após a manufatura artesanal, nota-se um esforço continuado para superar dificuldades na
confecção de peças com um grau de complexidade cada vez mais elevado proveniente de
demanda por produtos mais sofisticados tecnologicamente. Em um sistema onde o operador é o
elemento de comunicação entre o desenho e a máquina operatriz, há de se esperar que exista
uma grande dificuldade ao confeccionar um lote de peças e que estas sejam bastante similares.
Isto acontece, pois o sistema é extremamente dependente do homem que o opera, pois tanto a
condição física como a psicológica afeta a qualidade final do que está se produzindo, ou seja,
existem muitas varáveis que podem afetar a qualidade.
Em um sistema convencional, tem-se presente alguns inconvenientes introduzidos no
processo pelo fator humano:
- o cansaço - que se intensifica pelo aumento do volume do lote;
- a morosidade - que é uma variável pessoal que depende de quem opera o equipamento;
- a imprecisão - que aparece pela dificuldade de se produzir peças idênticas.
Pode-se perceber que ao longo da história, toda vez que se projetava uma máquina-
ferramenta, o projetista buscava sempre não perder de vista as características que permitem
superar uma a uma as dificuldades indesejáveis citadas acima (GONÇALVES,2001). Estas
características são:
Flexibilidade
É a facilidade que apresenta determinado sistema de fabricação de ser reprogramado
para fabricar novos lotes. A máquina-ferramenta do tipo universal quando operada por um
profissional é um sistema de fabricação que necessita de poucas adaptações para passar a
fabricar uma nova peça, logo este sistema pode ser considerado do tipo flexível. Quando nos
referimos a um operador especializado estamos falando de um profissional que além de dominar o
equipamento, deve possuir conhecimentos sobre parâmetros (profundidade de corte, avanço,
rugosidade, etc.) que a todo instante devem ser utilizados.
Complexidade
É o grau de dificuldade de manufatura de uma peça.
A complexidade de uma peça não está no número de operações e sim na geometria pouco
convencional que possa ter. Assim, independente do grau de especialização do operador de um
equipamento convencional, à medida que a complexidade aumenta, torna-se difícil a usinagem da
peça (confecção demorada).
Repetibilidade
É a capacidade de manter as medidas de uma peça para outra dentro de uma tolerância
determinada pelo projeto (obter peças as mais similares possíveis). A repetibilidade de um
sistema convencional vai se tornando mais difícil à medida que a complexidade vai aumentando.
Um sistema onde praticamente tudo depende do operador, não pode ser considerado repetitivo.
Produtividade
É a capacidade de fabricar determinado lote de peças, no menor tempo possível, sem
prejuízo da qualidade. Como os inconvenientes da morosidade e imprecisão estão presentes na
máquina-ferramenta universal em virtude do fator humano, este sistema embora seja considerado
flexível não pode contribuir muito com a característica produtividade. Conseqüentemente, um
sistema convencional não pode ser considerado competitivo. Tendo uma maior a produtividade,
pode-se ter um menor custo por peça aumentando assim a possibilidade do produto competir no
mercado. Produzir mais gastando um tempo menor de preparação, foi sempre uma equação a ser
equilibrada.
Em resumo é possível dizer que:
É desejável que uma máquina-ferramenta ou sistema seja flexível na mudança de operações,
que seja capaz de executar tarefas complexas, que possa garantir máxima repetibilidade de
uma tarefa para outra e que essas características sejam aliadas a uma alta produtividade
(OHYA, 1999).
O quadro a seguir tenta mostrar o grau de atuação do homem nos diversos tipos de sistemas já
comentados em cada uma das características: flexibilidade, produtividade, repetibilidade e
complexidade.
Máquina UniversalMáquina
Automática
Máquina a
CNC
Flexibilidade SIM NÃO SIM
Produtividade Depende do operador SIM SIM
Repetibilidade Depende do operador SIM SIM
Complexidade Depende do operadorDepende do
montadorSIM
Quadro .4-1 – Dependência do homem no sistema produtivo
A tentativa de se projetar um sistema que pudesse atender todas estas características,
originou a tecnologia da máquina-ferramenta programável por coordenadas, o CNC - Comando
Numérico Computadorizado. Como marco histórico do surgimento deste tipo de tecnologia
aplicado à máquina-ferramenta pode-se citar a experiência de John Parsons, um pequeno
fabricante de hélices de helicópteros (1947), que inventou uma máquina comandada por
meio de informações numéricas. O resultado desejado era o de reduzir as operações de controle
das hélices, muito demoradas e dispendiosas. A máquina, uma fresadora convencional por
coordenadas, tinha os eixos da mesa comandados por um computador que era alimentado por
cartões perfurados nos quais estavam codificadas as coordenadas dos pontos (DEGARMO,
1997).
Uma máquina-ferramenta a CNC é composta basicamente da unidade de comando (local
onde fica armazenado todo o software usado e onde são processados todos os cálculos do
sistema), máquina propriamente dita (estrutura e cadeia cinemática) e os acionamentos
(servomecanismo) responsáveis pelos movimentos dos eixos.
A aplicação do CNC no controle de máquina-ferramenta permite realizar tarefas repetitivas e
de grande complexidade geométrica. Esta tecnologia possibilita a reprodutibilidade de produtos de
variadas formas geométricas e para as empresas que produzem com alta diversificação e em
pequenos lotes usufruem muito da flexibilidade inerente a esses equipamentos.
A filosofia de construção de uma máquina-ferramenta a CNC tem como objetivos retirar de
cada sistema já mencionado todas as características positivas: da máquina convencional a
flexibilidade, da máquina automática a repetibilidade, precisão e rapidez.
Vantagens no uso do CNC
Dentre as vantagens geradas com a implantação desta nova inovação de processo,
podemos destacar (DINIZ, 1990):
- Maior versatilidade do processo – Perfis simples ou complexos são executados, sem a
necessidade de utilização de ferramentas especiais (ferramentas de forma);
- Redução do número de ferramentas – Com apenas uma ferramenta é possível fazer várias
operações;
- Menor tempo ocioso – O deslocamento rápido é executado na faixa de 10m/min (de acordo com
as características do equipamento), isto acarreta uma diminuição dos tempos ociosos. A troca
automática de velocidade (sem necessidade de posicionamento de alavancas manualmente),
contribui também para melhorar esta característica;
- Eliminação do tempo de afiação – As ferramentas usadas em CNC são padronizadas e
intercambiáveis (dispensando sua afiação);
- Apoio ao controle da qualidade – Durante o tempo de usinagem existe uma certa ociosidade do
operador, este tempo pode também ser usado para controle de medidas capitais;
- Aumento da Qualidade do serviço (Redução de refugos) – Devido à precisão dos órgãos
mecânicos que compõem equipamento a CNC, isto aumenta a qualidade em função da
repetibilidade (sistema de posicionamento, controlado pelo CNC, de grande precisão) e
facilidade de alteração de parâmetros;
- Menor estoque de peças - Em razão da rapidez de fabricação, as peças são executadas somente
quando solicitadas pelo cliente (estoque zero);
- Maior segurança do operador e Redução na Fadiga - Como a intervenção é mínima, diminui o
risco de acidentes;
-Troca rápida de ferramentas – Todas as ferramentas são colocadas em um “magazine” e sua troca
é feita de maneira automática;
4.1 - Escreva no retângulo o nome da característica da máquina-ferramenta descrita na frase:
1. Grau de dificuldade de manufatura de
determinada peça mecânica.
2. Capacidade de manter dentro de uma
tolerância determinada as medidas de
uma peça para outra.
3. A capacidade de fabricar um lote de
peças no menor tempo possível, sem
prejuízo da qualidade.
4. Facilidade que apresenta determinado
sistema de fabricação de ser reproga-
mado para fabricar novas peças.
4.2 – Das vantagens apresentadas com o uso do CNC, listar aquelas que são diretamente
ligadas com o profissional da máquina.
Exercícios para fixar o aprendizado
4.3 - Marque V nas afirmativas verdadeiras e F nas falsas. ---------------------
A economia de dispositivos e gabarito, aliada a outros fatores, garante a
conveniência econômica das máquinas-ferramenta a CNC.
A grande flexibilidade das máquinas-ferramenta a CNC nos vários usos,
principalmente nos centros de usinagem, permite que se reduzam ao
mínimo os tempos de preparação delas.
No Comando numérico, a economia de espaço na oficina é sentida na
substituição das máquinas universais pelas de CNC.
Uma grande vantagem do CNC em relação ao controle dimensional das
peças, é notável graças a repetibilidade obtida na produção.
Para a usinagem de peças complexas, ou mesmo para a usinagem de
uma só dessas peças, a utilização do CNC se torna inviável.
As ferramentas de corte usadas no CNC têm a sua vida útil prolongada,
em virtude da escolha das condições de uso serem determinadas pelo
operador.
Os refugos e os retrabalhos são drasticamente reduzidos pela não
intervenção do operador no momento da usinagem.
Graças à diminuição da interação homem-máquina no CNC, a segurança
do operador é aumentada , enquanto a fadiga é diminuída.
Quadro 5-1 – Parâmetros de corte
5 - Parâmetros de corte para torneamento
Parâmetros de corte são grandezas numéricas que definem, numa usinagem, os diferentes
esforços, velocidades, etc., auxiliando-nos na obtenção de uma perfeita usinabilidade dos
materiais. Para as operações de torneamento, utilizam-se os seguintes parâmetros de corte:
PARÂMETRO SÍMBOLO
Avanço A
Profundidade de Corte P
Área de Corte S
Velocidade de Corte VC
Tensão de Ruptura TR
Pressão Especifica de Corte KS
Força de Corte FC
Potência de Corte PC
Vejamos agora cada parâmetro separadamente bem como a dependência entre eles.
Avanço ( A )
O avanço, por definição, é a velocidade de deslocamento da ferramenta em cada volta da
peça. Geralmente, nos tornos a CNC se utiliza o avanço expresso em mm/rot. Quando temos a
unidade de avanço em mm/rot e queremos obtê-la em mm/min, utilizamos a seguinte relação:
Avanço(mm/min) = rpm X avanço(mm/rot)
A escolha do valor de avanço deve ser feita levando-se em consideração material, a
ferramenta (classe de dureza das pastilhas intercambiáveis) e a operação que será executada na
usinagem.
Como seria muito extenso para um curso técnico, discorrer sobre todos os fatores que
influenciam no acabamento da peça, entendemos que o avanço é o principal deles e pode ser
escolhido em tabela apropriada em função da rugosidade e do raio da pastilha (Tabela a seguir
51 ).
Esta tabela mostra os valores de avanço máximo (teórico) em função da rugosidade (mais
usadas nos projetos) em Ra especificado, para diferentes tamanhos de raio de ponta.
Tabela 5-1 - avanço em função da rugosidade e raio da pastilha
Uma segunda maneira de determinar o avanço é por intermédio de uma fórmula
aproximada, considerando que o ideal sempre obtido através da calibragem da peça teste.
Onde: R é rugosidade desejada e r raio da pastilha
Algumas considerações sobre o avanço:
Diminuir demasiadamente o avanço resulta em desgaste frontal e diminuição da vida útil
da ferramenta.
O aumento demasiado do avanço resulta na craterização.
O aumento do avanço resulta no aumento da produtividade.
Normalmente, o uso de raios de ponta maior melhora o acabamento superficial.
Profundidade de corte ( P)
É a grandeza numérica que define a penetração da ferramenta para a realização de uma
determinada operação, possibilitando remoção de certa quantidade de cavaco.
A profundidade de corte deve ser compatível com o tipo de usinagem a ser feita. Para uma
operação de acabamento, ela não deve ser inferior ao raio da pastilha para não prejudicar a
rugosidade.
Fig. 5.1 – Prof. de corte no raio e na face
A profundidade de corte máxima para uma operação de desbaste, pode ser obtida em
função de outros parâmetros a serem abordados nesta seção, segundo a fórmula abaixo:
P =
Onde:
PC = Potência de corte (CV)
KS = Força específica de corte (Kp/mm²)
n = Rendimento (%) - 50 A 60% (máq. usada); 70 A 80% (máq. nova)
A = Avanço (mm/rot)
P = Profundidade de corte (mm)
4500 = Fator para transformação
Nota: Para transformar cv em kw dividir o valor por 1,36.
Área de Corte ( S )
É a área calculada da seção do cavaco que será retirado em uma rotação da peça,
definida como produto da profundidade de corte com um avanço conforme a fórmula abaixo:
S = P x A
Fig. 5.2 – Variáveis da área
Velocidade de Corte ( Vc )
A velocidade de corte (VC) é a velocidade circunferencial ou de rotação da peça. Dizemos
então que a cada rotação da peça por tornear, o seu perímetro passa uma vez pela aresta
cortante da ferramenta.
Podemos também dizer que a velocidade de corte é o comprimento do cavaco que a ferramenta
cortou em um minuto. Ao retificar o perímetro "n" vezes temos:
VC = velocidade de corte (metros/minuto)¶ = constante – valor de 3,1416D = Diâmetro de corte (mm)
n = rotação do eixo-árvore (rpm)
Aumentando-se a velocidades de corte, a rugosidade melhora e praticamente se estabiliza
para valores maiores que 100m/min, como pode ser visto na figura abaixo. Nestas velocidades
não haverá mais formação da aresta postiça a qual prejudica o acabamento (Ferraresi, Dino).
Fig. 5.3 – Influência da Vc na rugosidade
Tensão de Ruptura ( TR )
É a máxima tensão (força) aplicada em um determinado material antes de seu completo
rompimento, tensão esta que é medida em laboratório, com aparelhagens especiais. A unidade da
tensão de ruptura é o Kg/mm². Apresentamos a seguir uma tabela com os principais materiais
normalmente utilizados em usinagem, com suas respectivas tensões de ruptura.
MATERIAL USINADO TENSÃO DE RUPTURA (kg/mm mm²)
Alumínio 42
Bronze-manganês 42 a 49
Bronze-fosforoso 35
Inconel 42
Ferro fundido especial 28 a 46
Ferro maleável (fundido) 39
AÇO CARBONO
SAE 1010 (laminado ou forjado) 40
SAE 1020 (laminado ou forjado) 46
SAE 1030 (laminado ou forjado) 53
SAE 1040 (laminado ou forjado) 60
SAE 1060 (laminado ou forjado) 74
SAE 1095 (laminado ou forjado) 102
AÇO CARBONO DE CORTE FÁCIL
SAE 1112 (laminado ou forjado) 50
SAE 1120 (laminado ou forjado) 49
AÇO MANGANÊS
SAE 1315 (laminado ou forjado) 51
SAE 1340 (laminado ou forjado) 77
SAE 1350 (laminado ou forjado) 84
AÇO NÍQUEL
SAE 2315 (laminado ou forjado) 60
SAE 2330 (laminado ou forjado) 67
SAE 2340 (laminado ou forjado) 77
SAE 2350 (laminado ou forjado) 92
AÇO CROMO-NÍQUEL
SAE 3115 (laminado ou forjado) 53
SAE 3135 (laminado ou forjado) 74
SAE 3145 (laminado ou forjado) 81
SAE 3240 (laminado ou forjado) 102
AÇO MOLIBDÊNIO
SAE 4140 (laminado ou forjado) 92
SAE 4340 (laminado ou forjado) 194
SAE 4615 (laminado ou forjado) 58
SAE 4640 (laminado ou forjado) 84
AÇO CROMO
SAE 5120 (laminado ou forjado) 70
SAE 5140 (laminado ou forjado) 81
SAE 52100 (laminado ou forjado) 106
Pressão Específica de Corte ( KS )
É por definição, a força de corte para a unidade de área de seção de corte (S). Também é
uma variável medida em laboratório obtida mediante várias experiências, onde se verificou que a
pressão específica de corte depende dos seguintes fatores: material empregado (resistência),
seção de corte, geometria da ferramenta, afiação da ferramenta, velocidade de corte, fluído de
corte e rigidez da ferramenta.
Na prática utilizam-se tabelas que simplificam o cálculo desse parâmetro de corte. Porém,
podemos observar que para um mesmo material temos uma pressão específica de corte para
cada avanço usado ( tabela 5-2).
Par um aço SAE 1040 a 1045 temos um Ks de 420kg/mm2 usando um avanço de 0.1mm/rot e um
Ks de 300kg/mm2 usando um avanço de 0.2mm/rot.
PRESSÂO ESPECÍFICA DE CORTE PARA DIVERSOS MATERIAIS
Tipo de Material
"Ks" em Kg/mm2
Avanço em mm/rot
0,1 0,2 0,4 0,8
Aço SAE 1010 à 1025 360 260 190 136
Aço SAE 1030 à 1035 400 290 210 152
Aço SAE 1040 à 1045 420 300 220 156
Aço SAE 1065 440 315 230 164
Aço SAE 1095 460 330 240 172
Aço Fundido Mole 320 230 170 124
Aço Fundido Médio 360 260 190 136
Aço Fundido Duro 390 286 205 150
Aço Mn e Aço Cr-Ni 470 340 245 176
Aço Cr-Mo 500 360 260 185
Aço de Liga Mole 530 380 275 200
Aço de Liga Duro 570 410 300 215
Aço Inoxidável 520 375 270 192
Aço Ferramenta (HSS) 570 410 300 215
Aço Manganês Duro 660 480 360 262
Ferro Fundido (FoFo) Mole 190 136 100 72
Ferro Fundido (FoFo) Médio 290 208 150 108
Ferro Fundido (FoFo) Duro 320 230 170 120
Ferro Fundido (FoFo) Maleável Temp 240 175 125 92
Alumínio 130 90 65 48
Cobre 210 152 110 90
Cobre com Liga 190 136 100 72
Latão 150 115 85 60
Bronze Vermelho 140 100 70 62
Bronze Fundido 340 245 180 128
Tabela 5-2 - Adaptada (Resumida) do Manual da ROMI
Uma segunda maneira para determinar o "Ks" em função da Tensão de Ruptura, seria usar a tabela abaixo (tabela 5-3):
Material
Tensão de ruptura em Kg/mm2
1. Aço duro manganês
2. Aço liga 140-180 Kg/mm2
Aço Ferram. 150-180 Kg/mm2
3. Aço liga 100-140 Kg/mm2
4. Aço inoxidável 60-70 Kg/mm2
5. Aço Cr Mg 85-100 Kg/mm2
6. Aço Mn Cr Ni 70-85 Kg/mm2
7. Aço 85-100 Kg/mm2
8. Aço 70-85 Kg/mm2
9. Aço 60-70 Kg/mm2
10. Aço 50-60 Kg/mm2
11. Aço fundido acima de TO Kg/mm2
12. Aço até 50 Kg/mm2
Aço Fundido 50-70 Kg/mm2
Fundição de concha 65-90 shore
13. Aço fundido 30-50 Kg/mm2
Ferro fundido de liga 250-400 brinell
14. Ferro fundido 200-250 brinell
15. Ferro fundido maleável
16. Ferro fundido até 200 brinell
Como utilizar a tabela anterior (tabela 5-3)
Definir o material que se quer usinar.
Definir o avanço em mm/rot para a usinagem pela tabela 1 ou pela fórmula..
Definir Tensão de ruptura (Tr) do material a ser usinado.
Aplicar o valor da tensão de ruptura achado, na relação de material na tabela da pressão
especifica de corte (Ks) (Tabela 4.3), determinado-se assim uma das 16 retas do gráfico.
Procurar o avanço empregado em mm/rot. no eixo das abscissas.
Traçar uma linha até interceptar a reta já determinada e passar uma perpendicular até o
eixo das ordenadas, determinado-se assim o “Ks” em Kg/mm².
Uma terceira maneira seria usar uma fórmula aproximada (AWF):
Onde:
"Cw" é uma constante do material (tabela abaixo) e
"a" é o avanço em mm/rot retirado da tabela 1 ou calculado.
Material Cw
Aço SAE 1020 e 1025 120
Aço SAE 1035 140
Aço SAE 1045 145
Aço SAE 1060 150
Aço SAE 1090 160
Latão 54
Cobre 72
Alumínio Fundido 46
Tabela 5.4 – Constante de alguns materiais
Cálculo do valor do “Ks” para avanços que se encontram no intervalo daqueles
apresentados na tabela 4.2, por exemplo, 0.16mm/rot.
Dividindo por 10 o intervalo de 0.1mm/rot até 0.2mm/rot, temos um valor de 0.01. Dividindo
por 10 o intervalo de 300kg/mm2 até 420kg/mm2 ((420-300)/10) temos um valor de 12kg/mm2 para
cada intervalo. Se o avanço encontrado foi de 0.16mm/rot, temos que somar 4 intervalos de
12kg/mm2 a 300kg/mm2 ou subtrair 6 intervalos de 12kg/mm2 a 420kg/mm2. Em ambos os caso
encontraremos 348Kg/mm2.
Ks = Cw /
a0.477
Força de Corte ( FC ) T
A força de corte FC (também conhecida por força principal de corte) é, por definição, a
projeção da força de usinagem sobre a direção de corte.
Esse parâmetro de corte resulta do produto da pressão específica de corte (KS) pela área
de corte (S). A unidade é dada em kgf. Então :
FC = Ks x S
FC = Ks x P x A
Potência de Corte ( PC )
Potência de corte é a grandeza despendida no eixo-árvore para a realização de uma
determinada usinagem. É um parâmetro de corte que nos auxilia a estabelecer o quanto podemos
exigir de uma máquina-ferramenta para um máximo rendimento, sem prejuízo dos componentes
dessa máquina, obtendo assim uma perfeita usinabilidade.
PC =
Onde:
PC = Potência de corte (CV)
KS = Força específica de corte (Kg/mm²)
n = Rendimento (%) - 50 A 60% (máq. usada); 70 A 80% (máq. nova)
A = Avanço (mm/rot)
P = Profundidade de corte (mm)
4500 = Fator para transformação
Nota: Para transformar cv em kw dividir o valor por 1,36.
visto que S = P x A
Figura 5-4
SOLUÇÃO DE PROBLEMAS NO TORNEAMENTO SOLUÇÃO DE PROBLEMAS NO TORNEAMENTO ( PARTE I )( PARTE I )
Quadro 5-2
SOLUÇÃO DE PROBLEMAS NO TORNEAMENTO SOLUÇÃO DE PROBLEMAS NO TORNEAMENTO ( PARTE I I)( PARTE I I)
Quadro 5-3
5-1 - A Força de Corte em uma ferramenta é de 250 Kgf e a velocidade de Corte é Vc= 25 m/min.
Calcular a potencia de Corte sabendo-se que o rendimento é de 70%.
5-2 - Usando todo o conteúdo deste capítulo e as tabelas apresentadas calcule a profundidade de
corte máxima usando ferramenta de Metal Duro com os dados abaixo:
Velocidade de corte = 150m/min.
Diâmetro a ser torneado = 75mm
Potência do motor = 15Kw
Material a ser usinado = Aço SAE 1040
Raio da ferramenta = 1.0 mm
Rugosidade = 3.2 Ra
Rendimento da máquina = máq. Usada
5-3 - Pretende-se usinar uma peça em um torno a comando numérico, conforme o esquema
abaixo:
Estabeleceu-se o ferramental e definiu-se que a velocidade de corte para a usinagem é de
170m/min e o raio da ferramenta é de 0.8mm. Sabendo-se que a potência do motor principal é de
20Kw e que o torno utilizado é novo.
►Calcular a máxima profundidade de corte permitida para o torneamento e a máxima rotação do
eixo-árvore na usinagem.
Exercícios para fixar o aprendizado
Fig. 5-5 - Tampão
6. CLASSIFICAÇÃO DAS FUNÇÕES DE PROGRAMAÇÃO
Em um sistema convencional o profissional do planejamento e controle de produção cria
uma folha de operação onde é montado um roteiro que o operador deve seguir (delineamento da
peça). O quadro a seguir apresenta um trecho do delineamento de uma peça:
FOLHA DE PROCESSO
FERRAMENTA DESCRIÇÃO DO PROCESSO FASE
Fixação da peça na morsa conforme Folha de Execução 01
Fresa de
Topo 20mm
Usinagem de limpeza da face superior do material 02
Desbaste de contorno externo com profundidade de 51 mm, na
parte frontal com rampas de 45° e raio de 20 mm. Nas faces laterais
e traseira da peça apenas limpar e deixar com as medidas finais.
03
Quadro 5.4 – Trecho do delineamento de uma peça
Para que possamos colocar uma máquina a CNC em funcionamento é necessário que se
estabeleça um diálogo com o equipamento. Todo comando acoplado em uma máquina a CNC
necessita de um meio de comunicação entre o programador e a máquina. Essa comunicação é
feita por meio de códigos ou símbolos padronizados e recebe o nome de linguagem de
programação.
A aplicação das funções em ambiente industrial encontrou grandes restrições decorrentes
do grande número de fabricantes de CNC com suas linguagens de programação, o que faz surgir
a norma ISO 6983 (Santos, et al., 2003).
Em 1982, a ISO (Organização Internacional para Normalização) estabeleceu os
princípios básicos da programação CNC (norma ISO 6983). A norma indica o formato básico
do programa, de modo que um conjunto de comandos, compostos de palavras-chave, possa
dar instruções para o sistema de controle. As instruções podem referir-se a uma
movimentação específica dos eixos da máquina, a uma indicação de sentido de giro do eixo-
árvore ou mesmo a um pedido de troca de ferramenta (TC200, aula 15, p.4).
São os seguintes os elementos que compõem a linguagem de programação:
• Caractere: é um número, letra ou símbolo utilizado para uma informação ( 1, G, % )
• Endereço: é representado por uma letra que identifica um tipo de instrução ( G, X, Y, Z );
• Palavra: é constituída de um endereço, seguido de um valor numérico. (G01, X50, F0.2 );
• Bloco: É um conjunto de palavras que identificam uma operação. ( N10 G00 X120 Z240 );
Sendo as funções a base de toda a programação de máquinas a CNC, é indispensável o
conhecimento das mesmas, para que se tenha condição de programar, e que o programa utilize
todos os recursos que a unidade possua para a execução de uma peça. Essas funções de
programação podem ser divididas em quatro classes:
Função seqüencial
Tem a finalidade de numerar os blocos do programa, para facilitar o acompanhamento do
mesmo. A função seqüencial é representada pela letra N seguidos de algarismos que representam
sua posição no programa.
Exemplo: N40 (significa bloco número 40)
Funções preparatórias
São as funções que definem para o comando da máquina O QUE FAZER, preparando-o para
uma determinada operação (deslocamento linear, deslocamento circular, etc.). As funções
preparatórias são representadas pela letra G seguidas de dois algarismos, os zeros à esquerda
podem ser omitidos (vai de G00 até G99).
Exemplo:
N40 G00 ...... (significa que no bloco 40 será executado um movimento rápido nos eixos).
Funções de posicionamento
São as funções que definem para o comando ONDE FAZER, ou seja, as coordenadas do
ponto que se deseja alcançar e são programadas com a indicação do sinal algébrico, de acordo
com a sua posição em relação ao sistema de referência. As funções de posicionamento são
representadas pelas letras X, Y e Z.
Para tornos a CNC - X (eixo transversal - diâmetros) e Z (eixo longitudinal - comprimentos ).
Para centros de usinagem – X (longitudinal), Y (transversal) e Z (vertical).
Exemplo:
N40 G00 X25 Z100 (o bloco 40 executará um movimento linear em rápido para um diâmetro de
25mm e um comprimento de 100mm).
Funções complementares
São funções que definem para o comando COMO FAZER determinada operação,
complementando as informações dos blocos na programação. As funções complementares são
representadas pelas letras F, S, T e M.
Exemplo:
N40 G01 X25 Z100 F.3 (o bloco 40 irá executará um movimento linear em lento para um
diâmetro de 25mm e um comprimento de 100mm a partir do zero peça, com um avanço de
deslocamento de 0,3mm/rot).
As funções podem também ser classificadas como MODAIS ou 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 por outra função modal.
NÃO MODAIS: São as funções que todas as vezes que requeridas, devem ser programadas, ou
seja, são válidas somente no bloco que as contém.
7. DETALHAMENTO DAS FUNÇÕES
Considerações:
As funções de programação que serão detalhadas a seguir não estão em ordem numérica
por uma questão meramente didática. Elas serão apresentadas em ordem de uso dentro
de um programa.
Nesta apostila serão detalhadas apenas as funções mais usadas. Para conhecer todas as
funções da unidade de comando MACH 9 da ROMI, você deverá recorrer ao manual do
fabricante.
No comando MACH9, todas as funções que representam medida necessitam de um ponto
no final (X30. e não X30, etc.)
Fixação do Zero PeçaFixação do Zero Peça (Origem do programa).
Uma máquina dirigida por controle numérico, é preciso ter definidos os seguintes pontos
de origem e de referência:
Ponto de referência. É um ponto da máquina, geralmente no final de curso dos eixos,
fixado pelo fabricante sobre o qual o sistema fixa seu ponto de partida. Através de uma
rotina estabelecida, o controle posiciona os eixos sobre este ponto pressionando uma
chave de final de curso. Enviar a máquina para o ponto de referência, é o primeiro
procedimento operacional ao ligar o equipamento (ponto R no desenho abaixo).
Zero máquina ou ponto de origem da máquina. É também um ponto fixado pelo construtor
como a origem do sistema de coordenadas da máquina (ponto M no desenho abaixo).
Zero peça ou ponto de origem da peça. É o ponto de origem que se fixa para a
programação das medidas da peça, pode ser escolhido livremente pelo programador e a
sua referência com o zero máquina se fixa mediante o deslocamento de origem, através de
função própria (ponto W no desenho a seguir).
Fig. 7-1- Referência da Máquina
Antes de iniciar a programação para uma máquina a CNC é necessário primeiramente fixar
a localização do sistema de coordenadas a ser utilizado, que pode ser definida de várias
maneiras. Chamamos de zero peça ao ponto pertencente ao campo de trabalho da máquina, no
qual o controle assumirá como ponto de origem, ou seja, referência inicial para definição de
coordenadas.
Todo movimento da ponta da ferramenta é descrito neste plano XZ, em relação a uma
origem pré-estabelecida (X0,Z0). Lembrar que X é sempre a medida do diâmetro.
Durante a programação, normalmente a origem (X=0, Z=0) é pré-estabelecida no
fundo da peça (encosto das castanhas) ou na face da peça, conforme ilustração abaixo:
Sistema de Coordenadas
Toda geometria da peça é transmitida ao comando com auxílio de um sistema de
coordenadas cartesianas.
O sistema de coordenadas é definido no plano formado pelo cruzamento de uma linha
paralela ao movimento longitudinal (Z), com uma linha paralela ao movimento transversal (X).
Função – G90 – Sistema de Coordenadas Absolutas –
Neste sistema, a origem é fixada em um ponto e todas as coordenadas do programa são
escritas tomando como referência este ponto, ou seja, ela é fixa.
Fig. 7-2- Zero Peça
Fig. 7-3- Ponto Zero do Sistema
Exemplo do uso de programação em coordenadas absolutas
Função – G91 – Sistema de Coordenadas Incrementais –
Após qualquer deslocamento haverá uma nova origem, ou seja, para qualquer ponto
atingido pela ferramenta, a origem das coordenadas passará a ser o ponto alcançado. Todas as
medidas são feitas através da distância a ser deslocada.
Se a ferramenta desloca-se de um ponto A até B (dois pontos quaisquer), as coordenadas a
serem programadas serão as distâncias entre os dois pontos, medidas (projetadas) em X e Z.
Note-se que o ponto A é a origem do deslocamento para o ponto B e B será origem para um
deslocamento até um ponto C, e assim sucessivamente.
Exemplo do uso de programação em coordenadas incrementais (valores em diâmetro)
Fig. 7-4- Função G90
Fig. 7-5 Função G91
7-1) – De acordo com o desenho apresentado abaixo, complete os quadros com os valores de
coordenadas absolutas e incrementais (diâmetro).
Caractere para fazer comentários no programa ( ; )
O caractere ponto e vírgula permitem a introdução de um comentário que pode aparecer em
qualquer parte do programa. Após este caractere, tudo que for escrito é considerado comentário e
é ignorado como função pelo controle.
Exemplos de aplicações:
Ao introduzir um programa novo na unidade de comando, este é memorizado pela letra P
em seqüência numérica sem nenhum identificador: P01, P02, P03, etc.. Inserindo um
comentário no início de cada programa, ao listar os programas memorizados, ao lado do
número do programa, aparece o comentário, permitindo saber de que trata aquele arquivo.
Se no programa 10 for colocado um comentário do tipo ; Eixo perfilado, ao listar o
conteúdo dos diretórios, irá aparecer: P01 Eixo perfilado.
Exercício para fixar o aprendizado
Fig. 7-6 Exerc. G90/G91
Às vezes este caractere é usado também para registrar algumas informações sobre as
ferramentas usadas. N10 T101; Ferram. de desbastar.
Função N – Numeração Seqüencial de Blocos
Cada bloco de informação é identificado pela função "N", seguida de até 4 dígitos. As
funções "N" são, geralmente, ignoradas pelo comando. Ao usar esta função é aconselhável ser
incrementada com valor de 5 em 5 ou de 10 em 10, para deixar espaço para possíveis
modificações no programa.
Função G99 – Cancelamento de Referência Temporária
A função G99 remove o efeito de todos os G92 anteriores. G99 define a origem do sistema
de coordenada absoluta na posição do Zero Peça referenciada pelo operador antes do início da
execução do programa. Esta função é geralmente usada no primeiro bloco do programa.
Função G92 – Deslocamento de Origem – (Referência temporária)
Com a função G92 pode-se, no meio de um programa, deslocar a origem para uma posição
diferente do Zero Peça previamente referenciado pelo operador. Vejamos como ficaria a aplicação
desta função se desejarmos deslocar a origem em X30mm e Z50mm.
Modo 1 Neste modo, em relação à posição atual, o Zero Peça
N50.... está localizado em um ponto a 30mm no sentido em X
N60 G92 X30 Z50 e 50mm no sentido negativo em Z.
Modo 2
N50....
N60 G99 - Cancela-se primeiro a função G92;
N70 G00 X30 Z50 - Desloca-se em rápido para o ponto onde se deseja fixar a nova origem;
N80 G92 X0 Z0 - Define-se a o novo Zero Peça na posição;
Função T - Seleção de Ferramentas e Corretores.
A Função T é usada para selecionar as ferramentas na torre informando para o comando o
os seus parâmetros. Estes valores serão registrados durante os procedimentos operacionais.
É composta de 4 dígitos, onde os dois primeiros definem qual ferramenta iremos trabalhar e
os dois últimos o corretor que será utilizado para a correção das medidas e desgaste do inserto.
Exemplo: T 1 3 1 3
Dimensões Corretores
Função G54/G55 - Estabelecimento do Zero-Peça
A função G54, assim como a função G55 é a função que estabelece o ponto de origem do
sistema de coordenadas absolutas. Esta função quando usada, deve ser programada para todas
as ferramentas do programa. Os valores numéricos destas funções referem-se a distância do
ponto "Z" onde a ROMI fixou o zero até o local estabelecido pelo programador como zero-peça e
são registradas pela unidade na página “Dimensões das ferramentas”. Esta função é modal, ela é
cancelada pela função G99.
Função G00 – Movimento Rápido nos Eixos
A função G00 move os eixos para a cota programada com a maior velocidade de avanço
disponível (avanço rápido), que varia de acordo com cada modelo de máquina. A função G0 é
Modal e cancela as funções G1, G2, G3 e G9.
No torno CENTUR 30D temos avanço rápido em X = 7.5m/min e em Z = 10m/min.
Geralmente nos tornos CNC utiliza-se o avanço em mm/rotação, mas este também pode ser
utilizado em mm/min. O avanço é um dado importante de corte e é calculado levando-se em conta
uma série de parâmetros, porém de maneira prática consideramos apenas o valor da rugosidade
e o raio da pastilha e é obtido através da Tabela I (página 16). A função G1 é Modal e cancela as
funções G0, G2 G3 e G9.
Função G01 – Interpolação Linear com avanço programado
Com esta função obtém-se movimentos retilíneos entre dois pontos programados com
qualquer ângulo, calculado através de coordenadas e com um avanço (F) predeterminado pelo
programador.
Exemplo de aplicação de G00 e G01
N60 ....
N70 G0 X0. Z85.
N80 G1 Z80. F.3
N90 X34. F.2
N100 X50. Z72.
N110 X55.
N120 G0 X200. Z200.
Função M00 – Parada programada do Programa
Fig. 7-7- Funções G54/G55
Fig. 7-8- Funções G01
Esta função causa parada do programa, eixo-árvore, refrigerante de corte. Para a máquina
voltar a operar é só apertar " Cycle Start". Quando a máquina não possui troca automática da
ferramenta, esta função é programada no bloco seguinte que desloca a torre para a posição de
troca manual. Ela pode ser usada em uma usinagem interna em que existe dificuldade de retirada
do cavaco.
Função M01 – Parada Opcional do Programa
Esta função causa interrupção na leitura do programa. Quando for programada, ela só será
ativada se o operador selecionar "Parada Opcional", na página "Referência de Trabalho".
Funções M02 e M30 – Final de Programa
M02 – Usada no final de um sub programa;
M30 – Usada no final de um programa principal.
Funções M03, M04 e M05 – Comandos do Eixo-árvore
M03 - Esta função gira o eixo-árvore no sentido anti-horário, olhando a placa frontalmente;
M04 - Esta função gira o eixo-árvore no sentido horário, olhando a placa frontalmente;
M05 - Esta função quando solicitada imediata do eixo-árvore.
Funções M08 e M09 – Liga (M08) e Desliga (M09) Refrigerante de Corte
Funções M11 e M12 – Gamas de velocidades
M11 – Gama para desbaste de 18 a 475 RPM;
M12 – Gama para acabamento de 118 a 3000 RPM.
Função G96– Velocidade de Corte Constante
Esta função mantém a velocidade de corte constante durante a usinagem, ou seja,
variando a RPM em função do diâmetro da peça. A função G96 é modal e cancela a G97. O bloco
que contém a função G96 deve ser programado sem nenhuma outra função. No bloco seguinte
deve conter a velocidade de corte expressa com a função “S”.
A função G96 não é usada em operações como furar, alargar, roscar.
Exemplo de programação:
N40 G96 (velocidade de corte constante)
N50 S180. (VC de 180 m/min)
OBS: Se para cada diâmetro onde se posiciona a ferramenta tem-se uma RPM diferente, é de se
esperar que ao facear uma peça o mandril poderia atingir uma rotação altíssima, para que isto não
ocorra, pode-se limitar a RPM com o uso da função G92 e a função S.
Exemplo de programação:
N60 G92 S2500 M3 ( RPM máxima 2500 rot/min).
Função G97– RPM constante
É programado RPM constante e o seu valor e expresso pela função S. Esta função é
modal e cancela a G96.
Exemplo de programação:
N40 G97
N50 S1800 M3
Funções G02 e G3 – Interpolação Circular
Tanto G2 como G3 executam operações de usinagem de arcos predefinidos através de uma
movimentação apropriada e simultânea dos eixos. Programa-se o sentido de interpolação circular
horária através dos códigos G02 e anti-horária, através do código G03. Usar sempre a parte
superior do desenho para identificar o sentido da interpolação.
Na programação de um arco deve-se observar as seguintes regras:
O ponto de partida do arco é a posição de início da ferramenta.
Juntamente com o sentido do arco programa-se as coordenadas do ponto final do arco em
X e Z.
Juntamente com o sentido do arco e as coordenadas finais, programa-se as funções I e K
(coordenadas para o centro do arco), ou então, a função R (valor do raio).
As funções G02 e G03 não são Modais. Ao final do arco deve-se programar G00 ou G01.
Formato G2/G3 X... Z... I... K... ou
G2/G3 X... Z... R...
X e Z - Coordenadas absolutas do ponto final do arco.
I - é paralelo ao eixo X (Incremental) e deve ser programado em diâmetro.
K - é paralelo ao eixo Z (Incremental).
Fig. 7-9- Funções G2/G3
As funções I e K são programadas tomando-se como referência a distância do início do
arco até o centro do arco projetadas em X e Z.
R- Raio.
Exemplo do uso da função G03
N40 G0 X40. Z2.
N45 G1 Z-22. F0.2
N50 G3 X72. Z-40. R18.
N55 G1 Z-73.
Função G04 – Tempo de Permanência
Entre um deslocamento e outro da ferramenta, pode-se programar um determinado tempo
de permanência da mesma. A função G4 executa uma permanência, cuja duração é definida por
um valor "D" associado, que define o tempo em segundos. Durante o tempo de parada, o
comando mostra ao operador na página de status, o tempo decrescente.
Esta função é geralmente usada no fundo de um canal de grande diâmetro para garantir a
cilindricidade do diâmetro menor do canal.
Formato : N 40 G4 D... (Tempo de espera em segundos ( 0.001S - 99999.99S).
Funções G70 e G71 – Sistemas de Programação das Coordenadas
G70 - Introdução de medidas em polegadas. 05 dígitos no máximo após o ponto decimal.
G71 - Introdução de medidas em milímetros. 03 dígitos no máximo após o ponto decimal.
Funções G41 e G42
– Compensação do Raio da Ferramenta Quando uma programação é feita sem considerar o raio
da ferramenta, estaremos usando a ponta teórica (figura à esquerda). Nas geometrias paralelas
ou perpendiculares aos eixos, não teremos nenhum tipo de inconveniente que possa ocasionar
uma não conformidade. Porém em perfis inclinados ou circulares, a geometria da peça usinada
não será igual àquela programada (figura à direita).
Fig. 7-10- Funções G2/G3
Fig. 7-12- Ponta teóricaFig. 7-13- Correção do raio
O CNC assume como ponta teórica (P) a resultante das faces utilizadas na calibração da
ferramenta (figura 7-14 à esquerda).
Sem compensação de raio a ponta teórica (P) percorre a trajetória programada (figura 7-14
central) deixando sobras de usinagem.
Com compensação de raio se leva em consideração o raio da ponta e o fator de forma ou tipo de
ferramenta e se obtém as dimensões corretas da peça programada (figura 7-14 à direita).
A função G41 seleciona o valor da compensação do raio da ponta da ferramenta,
estando a mesma à esquerda da peça a ser usinada, vista na direção do curso de
corte.
A função G42 é similar a função G41, exceto que a direção de compensação é a
direita, vista em relação ao sentido do curso de corte.
Tanto a função G41 como G42 são MODAIS e portanto cancela e é cancelada pela
G40.
Algumas
considerações sobre o uso de G41 e G42
A função de compensação deve ser programada em um bloco exclusivo, seguido por um
bloco de aproximação com avanço de trabalho (G1).
Neste bloco de aproximação, a compensação do raio da ferramenta é interpolada dentro
deste movimento, onde recomenda-se que o movimento seja feito sem corte de material e
afastado no mínimo 2 vezes o raio da ferramenta.
Durante a execução de G00, as funções G41 e G42 não tem efeito, portanto o
posicionamento da ferramenta não deve ser feito muito próximo da peça
O lado de corte “T” e o raio “R” da ponta da ferramenta devem ser informados na página
de geometria da ferramenta “offset” da máquina.
Nº da Comprimento Comprimento Valor do raio Direção da
Fig. 7-13- Correção do raio
Fig. 7-14- Correção Externa e Interna
Geometria em X(Diâm.) em Z da ferramenta Compensação
T01 3.5 4 .031 1
T02 1.75 3.5 .015 2
Exemplo de programação com compensação vetorial
N080 G0 X0. Z55.
N090 G42.
N100 G1 Z50. F.1
N110 G1 X16.
N120 X20. Z48.
N130 Z30.
N140 X40 Z18.
N150 X43.
N160 G40.
N160 G1 X45. F.5
N170 G0 X250. Z250.
N180 M30
Função – G40 – Cancela Compensação do Raio da Ferramenta –
A Função G40 deve ser programada sozinha no bloco e serve para cancelar as funções
previamente solicitadas como G41 e G42. Esta função, quando solicitada pode utilizar o bloco
posterior para descompensar o raio do inserto programado no C.N.C. A função G40 é Modal e
cancela a função G41 e G42.
Exemplo:
N80 G0
N85 G40
N90 G0 X.... Z.... (Este bloco será utilizado para descompensar).
8. CICLOS FIXOS e SUB-ROTINAS
Nas operações clássicas que se repetem muitas vezes em um programa, usamos ciclos de
usinagem que são sub-rotinas com alguns passos permanentemente memorizadas. Os ciclos
Fig. 7-15- Direção da compensação
fixos são funções especiais desenvolvidas para facilitar a programação e principalmente diminuir o
tamanho dos programas, executando em uma única sentença, operações de desbaste, furações
com quebra de cavacos e roscamento. Eles não são padronizados, ou seja, cada fabricante
desenvolve o seu próprio ciclo fixo. Os ciclos fixos são instruções do tipo modal.
Função G74 – Ciclo de Furação e Desbaste
A função G74 pode ser usada na furação com descarga de cavacos e no ciclo de
torneamento paralelo ao eixo Z (comprimentos iguais) com sucessivos passes até o diâmetro
desejado. A Função G74 não é Modal.
Exemplo de programação (figura ao lado)
N30 G97
N35 S700 M3
N 40 G00 X0. Z3. M08
N 45 G74 Z-49. W12. F.1
Obs.:
No caso da função G74 usada como ciclo de furação, a cada penetração em W, haverá um
recuo automático ao posicionamento inicial do ciclo (3mm afastado da face) e em seguida uma
nova aproximação no eixo "Z" até 2mm antes da última penetração.
TORNEAMENTO
G74 - USADO COMO CICLO DE FURAÇÃO
Formato N... G74 Z... W... F...
Z Posição final em absoluto;
W Comprimento para quebra cavacos (em
incremental);
F Avanço em mm/rot.
G74 - USADO COMO CICLO DE TORNEAMENTO
Formato N... G74 X... Z... I... U1 F...
X Posição final em absoluto;
Z Comprimento final em absoluto;
I Incremento por passada em diâmetro;
U1 Recuo angular dos eixos
F Avanço em mm/rot.
Obs A ferramenta deve ser posicionada no diâmetro da primeira passada.
Fig. 7-16- Ciclo de Furação
Função G75 – Ciclo de Faceamento e Abertura de Canais
A função G75 pode ser usada como ciclo faceamento (auxiliando também no ciclo de
desbaste) e como ciclo para abertura de canais eqüidistantes. A Função G75 não é Modal.
FACEAMENTOG75 - USADO COMO CICLO DE FACEAMENTO
Formato N... G75 X... Z... KI... U1 F...
X diâmetro final em absoluto;
Z Posição final em absoluto;
K Incremento por passada em Z;
U1 Recuo angular dos eixos
F Avanço em mm/rot.
Obs A ferramenta deve ser posicionada no
comprimento da primeira passada
Exemplo em torneamento interno
Exemplo em torneamento externo
Fig. 7-17- Ciclo Externo
Fig. 7-18- Ciclo Interno
N10 G00. X16. Z2. M08 (Aproximação)
N15 G00 Z-2. (Posicionamento primeira passada)
N20 G75 X50. Z-12. K2. U1 F.25
N25 G00 Z10.
ABERTURA DE CANAISG75 - USADO PARA ABERTURA DE CANAIS
Formato N... G75 X... Z... W... K... D... F...
X diâmetro final do canal em absoluto;
Z Posição final do canal em absoluto;
W Distância p/ quebra de cavacos em incremental;
K Distância entre canais;
D Tempo de permanência no fundo em segundos;
F Avanço em mm/rot.
Obs O último canal será executado na posição Z
programada, independente de ser eqüidistante.
Exemplo em torneamento interno
Exemplo em torneamento externo
Função G83 – Ciclo de Furação para Furos Longos
A função G83 é usada para furos longos, isto é, furos que tenham um comprimento três
vezes maior que o seu diâmetro. Este ciclo é semelhante a G74 com a diferença que a retração
seguinte é menor que a anterior. Esta função deve ser cancelada após sua execução pela função
G80.
G83 - USADO COMO CICLO DE FURAÇÃO LONGA
Formato N... G83 Z... I... J... K... U... W... R... D... P1 F...
Z Coordenada final do comprimento do furo;
I Valor do primeiro incremento na profundidade, com retorno;
J Valor a ser subtraído no último incremento;
K Valor mínimo de incremento (quando I – J for menor que K, o incremento será
sempre I
U Máxima profundidade sem quebra de cavaco (pode se usado 3xd);
W Valor de aproximação antes do último incremento antes de iniciar o próximo;
R Coordenada Z do início da furação;
D Tempo de parada da broca após cada incremento;
P1 Condiciona a broca à retornar no ponto de inicio da furação;
F Avanço de furação em mm/rot.;
Obs.:
Fig. 7-19- Ciclo de Furação
PROGRAMAÇÂO (de acordo com a Figura 5-19)
N100 T303
N110 M12
N120 G97
N130 S700 M3
N140 G00 X0. Z10. M08
N150 G83 Z-70. I20. J5. K10. U75. W3. R5. P1 F.12
N160 G00 Z10.
N170 G80
Função G66
– Ciclo Automático de Desbaste Longitudinal diferente do ciclo G74, pois este ciclo permite a
usinagem de desbaste completo de uma peça contendo em sua geometria superfícies cilíndricas,
cônicas e interpolações circulares, utilizando-se apenas de um único bloco de programação
contendo várias variáveis. A função G66 não permite inversões de cotas nos eixos "X" e "Z", em
um ciclo de desbaste ou contorno. Quando a unidade de comando lê o bloco que contém a função
G66, ele cria um programa de desbaste da peça.
G66 - CICLO AUTOMÁTICO DE DESBASTE LONGITUDINAL
Formato N... G66 X... Z... I... K... W... P... F... U1
X Diâmetro de refer. p/ início de torneamento. (Diam. ext. + 4mm ou Diam. int. - 4mm);
Z Comprimento de referência para início de torneamento (2mm em relação à face);
I Sobre metal para acabamento no eixo X (em diâmetro);
K Sobre metal para acabamento no eixo Z;
W Incremento por passada no diâmetro (prof. de corte);
P Subprograma que contem o perfil (percurso) de acabamento da peça;
F Avanço programado para desbaste;
U1 Passada de pré-acabamento paralelo ao perfil final ao término do desbaste.
Algumas considerações sobre o ciclo:
A função G66 requer um subprograma com as dimensões do perfil da peça acabada;
No subprograma, observar que o último ponto e "X" deve ser igual ao diâmetro da peça bruta;
Após executar o ciclo de desbaste, a ferramenta retornará automaticamente ao ponto inicial
programado no bloco G66;
Antes da chamada de G66 pode-se através de G00 posicionar a ferramenta no ponto de início
do desbaste.
As funções G41 e G42 devem estar desativadas para chamada de G66.
O subprograma, além de ser usado para o desbaste através da função G66, pode ser
também usado para fazer o acabamento da peça. Nesta fase do programa principal deve ser
ativada a função de compensação do raio da pastilha (G41 ou G42).
sub programa: P20
; Sub do Prog. P30
N5 G1 X20. Z64. F.2
N10 X26. Z61.
N15 Z48.
N20 G02 X34. Z44. R4.
N25 G01 X48.
N30 Z34.
N35 X78. Z19.
N40 M2
Programa Principal: P30
N... G66 X82. Z66. I.5 K.3 W5. U1 P20 F.2
Nota:
Querendo-se utilizar o sub programa P20 para acabamento da peça com a mesma ferramenta
teremos:
N... G66 X82. Z66. I.5 K.3 W5. U1 P20 F.2
N... G00 X18.
N... G42
N... P20
N... G40
N... X82.
Função G37 – Ciclo Automático de Roscamento -
Com esta função poderemos abrir roscas em diâmetros externos e internos, roscas
paralelas e cônicas, simples ou de múltiplas entradas com apenas um bloco de informação, sendo
que o comando fará o cálculo de quantas passadas serão necessário mantendo sempre o mesma
área de cavaco retirado no primeiro passe.
Notas:
É importante destacar que para a abertura de rosca, deverá ser programada uma rpm fixa
com a função G97.
A ferramenta deverá ser posicionada no eixo "Z" afastada de 3 x passo da rosca, para
possibilitar o sincronismo;
Durante a execução de qualquer função de roscamento, a rpm do eixo árvore no torno
CENTUR 30D não deve ser superior a 3000/passo;
No caso de rosca cônica interna, o valor de I será negativo;
D = Alt. filete dividida pela raiz quadrada do número de passadas;
O número de passadas deverá ser consultado na tabela no final da apostila;
Para roscas métricas (Alt. filete = 0,65 x passo x 2) porque é programado em diâmetro;
Para rosca externa, E = diâm. de posicionamento – diâm. externo;
Para rosca interna, E = diâm. da crista da rosca – diâm. de posicionamento;
W0 p/ zero grau; W1 p/ 30 graus; W2 p/ 45 graus; W3 p/ 60 graus.
G37 – CICLO AUTOMÁTICO DE ROSCAMENTO
Formato G37 X... Z... (I)... K... D... E... (A)... (B)... (W)... (U)... (L)...
X Prof. final de roscamento em diâmetro (absoluto).
Z Posição final do comprimento da rosca (absoluto)
I Conicidade incremental em X para rosca cônica, em diâmetro (absoluto).
K Passo da rosca (incremental)
D Prof. da primeira passada
E Distância de aproximação para início de roscamento (incremental).
A Abertura angular entre as entradas da rosca de múltiplas entradas (graus).
B Ângulo de alimentação para roscamento (graus).
W Parâmetro para ângulo de saída da rosca (pull-out).
U Prof. Do último passe de rosca em diâmetro (incremental).
L Número de repetições do último passe de rosca
Obs: I, A, B, W, U e L podem ser programados ou não (dependendo da rosca)
As figuras abaixo, mostram todas as variáveis usadas no ciclo de roscamento G37
A variável E define o recuo da ferramenta após cada passada, mantendo o valor
programado até o final do ciclo em modo incremental, então, a cada penetração a ferramenta
recuará o valor programado em E. Uma dica importante é que este valor não pode ser menor do
que a altura do filete H e sim maior, para que as últimas passadas não danifiquem a rosca
durante o recuo em Z.
Fig. 7-21- Penetração Perpendicular
Fig. 7-22- Penetração Oblíqua
Fig. 7-23- Saída em cone
Fig. 7-24- Rosca Cônica
Exemplo de programação usando G37 em rosca cilíndrica externa
Cálculos:
H = 0,65 x passo x 2 = 3.25mm;
Diâmetro final = 30 – H = 16.75mm;
Número de passadas = 11 (pág. 54);
D = H/ √ 11 = 0.98mm;
E = Diâm. Posic. – Diâm. extE = 25 – 20 = 5mm.
PROGRAMAÇÂO
N40 T202
N45 M12
N50 G97
N55 S850 M03
N60 G00 X25. Z90.5.
N65 G37 X16.75 Z51.5 K2.5 E5. D.980
Exemplo de programação com G37 em rosca cilíndrica interna
Cálculos:
H = 0,65 x passo x 2 = 2.6mm;
Diâmetro final = 30mm;
Diâmetro menor = 30 – 2.6 = 27.4mm (crista);
Número de passadas = 11;
D = H/ √ 11 = 0.784mm;
E =. – Diâm. da crista Diâm. Posic
E = 27.4 – 22.4 = 5mm.
PROGRAMAÇÂO
N40 T202
N45 M12
N50 G97
N55 S850 M03
N60 G00 X22.4 Z66.
N65 G37 X30. Z21.5 K2. E5. D.784
Exemplo de programação com G37 em rosca cônica externa
Cálculos:
Rosca NPT 11.5 fios/pol;
Passo em mm = 25.4 / 11.5 ;
K = 2.209mm
Inclinação de 1grau e 47min = 1.78 graus;
H = 0,866 x passo x 2 = 3.826mm;
Altura do triângulo
X = tan 1.78 x 25 = 0.775mm;
X (diâm.) = 1.55mm;
Diâmetro inicial
D. inicial = 33.4 – 1.55 = 31.85mm;
Diâmetro do fundo
D. fundo = 31.85 – 3.826 = 28.02mm;
Conicidade - I
I = (tan 1.78 x2.209) x 2 = 0.137mm
Número de passadas = 16;
D = H/ √ 16
= 0.9565mm;
E = Diâm. Posic. – Diâm. inicial
E = 37 – 31.85 = 5.15mm.
PROGRAMAÇÂO
N40 T202
N45 M12
N50 G97
N55 S850 M03
N60 G00 X37. Z75.
N65 G37 X28.02 Z50. K2.209 I.137 E5.15 D.9565
Exemplo de programação com G37 em rosca cônica interna
Cálculos:
Rosca NPT 9 fios/pol;
Passo em mm = 25.4 / 9 ;
K = 2.822mm
Inclinação de 1grau e 47min = 1.78graus;
H = 0,866 x passo x 2 = 4.888mm;
Altura do triângulo
X = tan 1.78 x 56 = 1.740mm;
X (diâm.) = 3.481mm;
Diâmetro inicial
D. inicial = 15 + 3.481 = 18.481mm;
Diâmetro final
D. final = 18.481 + 4.888 = 23.369mm;
Conicidade - I
I = (tan 1.78 x2.209) x 2 = 0.175mm como a rosca é interna, este valor será negativo
Número de passadas = 25;
D = H/ √ 25
= 0.978mm;
E = Diâm. inicial. – Diâm. Posic
E = 18.481 – 13 = 5.481mm.
PROGRAMAÇÂO
N40 T202
N45 M12
N50 G97
N55 S850 M03
N60 G00 X137. Z76.
N65 G37 X23.369 Z20. K2.822 I-.175 E5.481 D.978
Função G76 – Ciclo Automático de Roscamento -
Este ciclo também possibilita a execução de roscas com apenas um único bloco de
programação e é semelhante ao ciclo G37 com uma pequena diferença: O comando fará o cálculo
de quantas passadas forem necessário, sendo que o último incremento será subdividido em
quatro passadas automaticamente.
G76 – CICLO AUTOMÁTICO DE ROSCAMENTO
Formato G76 X... Z... I... K... (A)... (B)... U... W...
X Profundidade final de roscamento em diâmetro (absoluto).
Z Posição final do comprimento da rosca (absoluto)
(I) Conicidade incremental em X para rosca cônica, em diâmetro (absoluto).
K Passo da rosca (incremental)
(A) Abertura angular entre as entradas da rosca de múltiplas entradas (graus).
(B) Ângulo de alimentação para sistema composto (metade do âng. do incerto)
W Profundidade por passada do diâmetro (incremental).
U Profundidade da rosca no diâmetro (incremental).
Obs: A, B e I podem ser programados ou não.
Nota:
Neste ciclo o comando calcula o número de passadas, dividindo o valor de U
(profundidade da rosca) pelo valor de W(profundidade por passada).
Exemplo de programação com G76 em rosca cilíndrica externa
Cálculos:
H = (0.65 x2 ) x 2 = 2.6mm
Diâmetro final = Diâmetro inicial – altura do filete
Diâmetro final = 25 – 2.6 = 22.4mm
Profundidade por passada (W) = H / (número de passes – 3)
Usando 8 passadas teremos:
W = 0.52mm - da primeira até a quarta passada W será de 0.52mm
- na quinta passada W será de 0.26mm
- na sexta passada W será de 0.13mm
- na sétima passada W será de 0.065mm
- na oitava passada W será de 0.065mm
PROGRAMAÇÂO
N40 T202
N45 M12
N50 G97
N55 S1100 M03
N60 G00 X30. Z56.
N65 G76 X22.4 Z35. K2. U2.6 W.52
9. Programação assistida por computador para Máquinas a CNC
Para a usinagem de uma peça em uma máquina a CNC, o programa pode ser elaborado de
maneira manual (já visto anteriormente) ou automática (programação assistida por computador).
Em um sistema convencional o profissional do planejamento e controle de produção cria uma
folha de operação onde é montado um roteiro que o operador deve seguir (delineamento da
peça). O quadro II.1 apresenta um trecho do delineamento de uma peça:
A programação manual requer que o programador calcule e registre todos os
movimentos a serem efetuados, ou seja, o programa funciona tal como o delineamento feito em
um sistema convencional. Além de lenta, ela é mais passível de erro, visto que para cada
coordenada é preciso efetuar cálculos. Essa dificuldade torna-se mais evidente quando o grau de
complexidade da geometria da peça aumenta. Observe a figura 8.1:
Figura 8.1 – Eixo Perfilado
Antes de iniciar a programação desta peça, o programador precisará calcular o valor de
cada cota que está faltando e para isso precisará utilizar uma vasta gama de conhecimentos de
geometria e trigonometria adquiridos em sua fase de ensino fundamental. A cada valor calculado
tem-se a possibilidade de um erro. Além de todo este trabalho, na operação de usinagem do cone
de 300, ao deslocar o eixo longitudinal, a ferramenta deve se posicionar em coordenadas
diferentes a cada deslocamento, gerando novos cálculos.
Na programação manual, o operador precisa se lembrar do formato de cada função (como
ele deve ser escrita) a ser programada ou deve fazer consultas freqüentes ao manual. Isto se
intensifica no caso de se usar um ciclo fixo (recursos existente em unidades de comando mais
modernas que permite que com apenas uma linha de programa fazer vários movimentos) onde a
quantidade de parâmetros a serem inscritos é ainda maior (RELVAS, 2002). A desatenção na
programação pode ter como conseqüência uma colisão da ferramenta contra a peça, afetando a
estrutura da máquina, comprometendo assim sua precisão e repetibilidade. Como a tendência no
tamanho dos lotes a serem confeccionados em uma máquina a CNC é diminuir, esta rotina torna-
se cada vez mais freqüente.
Ao final deste capítulo, é apresentada uma tabela com as principais funções preparatórias
(funções G) e funções miscelâneas (funções M) padronizadas pelo código ISO. Funções que
fazem parte do código ISO têm o mesmo significado em qualquer parte do mundo. Esta
padronização é de grande utilidade no momento que um programador ou operador muda de
empresa, pois é necessário fazer apenas uma pequena adaptação no uso da unidade de
comando de um fabricante para outro.
9.1 – Programação Automática para torno a CNC
Programação automática, às vezes também conhecida por programação assistida por
computador, é aquela executada com o auxílio do computador, e tem como objetivo ajudar o
programador a superar as dificuldades que ocorrem normalmente na programação manual
(JANSEN; FERREIRA e AHRENS, 1998).
Uma linguagem de Programação Assistida por Computador (PAC) é dividida basicamente em três
módulos: o processador, o pós-processador e módulo de transmissão (COSTA, L. S. S. e
CAULIRAUX, H. M. (Org.), 1995).
Processador - Neste módulo, o programador ao examinar o desenho, define, através de pontos,
linhas e círculos o perfil da peça bruta e acabada. Esta é a fase geométrica. Em seguida são
definidos os parâmetros tecnológicos: ponto de troca da ferramenta, características da ferramenta,
sobre metal e usinagem (desbaste, acabamento, abertura de canais, abertura de rosca, etc). O
processador interpreta as instruções inscritas pelo programador, controla a sintaxe (erros de
formato) e executa todos os cálculos geométricos e tecnológicos necessários, gerando um
arquivo, que constitui a entrada para a fase sucessiva. Nesta fase o programa pode ser
considerado universal, pois é independente do tipo de máquina-ferramenta e do tipo de unidade
de comando (ZERBONE, 1995).
Para que se tenha a compreensão de como é elaborado um programa, é apresentado a seguir
uma programação automática com o uso do software UNICAM (usado no laboratório de
automação da manufatura do CEFET-RJ).
Exemplo de programação assistida por computador
P2, (85,0) Definição do ponto denominado P2 com coordenada 85mm e abscissa 0;
P1, (0,37.8)
P4, (0,0)
L1, LY, X85 Linha 1 paralela ao à Y c/ distância de 85mm no eixo X;
L2, -LX, Y37.8
L3, P1, P4
PF1, P2, L1, ATE, L3 Denominação do perfil 1;
PFB = PF1 Perfil bruto é igual ao perfil 1
L4, LY, X25
L5, LY, X65
L6, -LX, Y15
L7, -LX, Y25
C1, (44.981, 68.142), R25 Circulo 1 com suas coordenadas e raio;
PF2, P2, L1, CH2, L6, L8, L9, -C2, SI, L7, L4, CH3, (e3, PF1), (e4, PF1)
PFA = PF2
PTR = X 150, Y 150 Ponto de troca da ferramenta
'CO = PDJNR-2020-M15 Comentário sobre a ferramenta 1;
FERR1 = FCAT 3, DESB, FA 1, VC 180, PC 2.5, REFR ', AV 0.25, R 0.8, P1, AP 93, AF 55, M3,
EXT, DIR, DS 2, CA 15 Parâmetros da ferramenta 1;
DESBH Desbaste no sentido horizontal do perfil 1.
Ainda neste módulo, após a programação, existe a possibilidade de verificação de erros de
deslocamento através de uma simulação gráfica (figura II.9) mostrando todo o percurso da
ferramenta. As linhas contínuas mostram os vários passes no desbaste da peça e as linhas
tracejadas mostram os deslocamentos rápidos.
Figura 8.2 - Uso do simulador gráfico
Pós-processador – Este é um módulo específico para adaptar a solução geral fornecida pelo
processador aos diversos tipos de máquinas-ferramenta a CNC. Pode-se então dizer que o pós-
processador depende do tipo de máquina e do comando nos quais será trabalhada determinada
peça. Em resumo, este módulo converte o que foi escrito na linguagem do software usado, para
uma linguagem ISO reconhecida pela unidade de programação. A seguir temos trecho de um
programa feito em linguagem UNICAM e agora transformado para linguagem ISO inteligível pela
máquina a CNC.
%
N5 G99
N10 T0101;...Desbaste
N15 G54
N20 M12
N25 G0 X150. Z150.
N30 M6
N35 G96
N40 S220.
Módulo de Transmissão (DNC) - Este módulo serve para transmitir o programa pós-processado
(linguagem ISO), para a memória do CNC através de uma interface de comunicação, como por
exemplo, uma porta serial RS232. Para pequenas distâncias (até 10m), basta o uso de um cabo
paralelo; para distâncias maiores é necessário o uso de modem para que não se perca dados na
transmissão. Esta comunicação pode ser feita do computador onde foi elaborado o programa para
a máquina a CNC ou vice-versa (figura 9.3). Isto é útil para se memorizar o programa transmitido
com as correções durante a usinagem do lote de peças (HELLENO, A. L. e SCHÜTZER, K.,
2003).
Figura 7.2 – Métodos de geração do programa CNC
Fonte – Usinagem em Altíssima velocidade, pág. 175
Vantagens da programação automática:
a) Visto que todos os deslocamentos que eram feitos pelo programador (funções ISO), agora
ficam sob responsabilidade do módulo processador do software e os prováveis erros podem ser
detectados e eliminados com o uso do simulador gráfico; nesta modalidade de programação
temos uma sensível redução dos erros de programação;
b) Como a programação automática exige apenas à construção do perfil bruto, acabado e
parâmetros tecnológicos (sem o uso das funções de programação) existe uma redução do tempo
de programação;
c) Para treinar um novo programador é necessário gastar um certo tempo, além da necessidade
de um certo período de adaptação. PRESTON et al. (1984), apud COSTA e GLEBER (2006) ao
analisarem a curva de aprendizagem entre processos convencionais e com tecnologias CAD-CAM
observaram vantagens do processo automatizado sobre o convencional ao final dos primeiros seis
meses de utilização. Na programação automática quase tudo é feito por intermédio do software e
se gasta um tempo muito menor de preparação do programador do que na programação manual.
ANEXO I
10.Tempo de Usinagem
Método prático para o cálculo do tempo de usinagem em um torno a CNC, usando a área do
cavaco a ser removida.
Se trabalho em uma empresa que presta serviços de usinagem e em dado momento
necessito fazer um orçamento para um de meus clientes, a primeira dificuldade é a de não
ter a variável tempo de usinagem de uma forma rápida. Alguns software de Programação
Assistida por Computador já dão o valor desta variável quando faço a programação, porém
isto só acontece quando a peça que estou programando já consta de um orçamento
aprovado pelo cliente. O presente artigo trata de um método simples e muito rápido para
cálculo do tempo, com ele você terá a possibilidade de fazer um orçamento 5minutos após
uma conversa telefônica com o cliente. O método proposto se baseia na área de cavaco a
ser removida.
Ezio Zerbone
O método tradicional de se calcular o tempo de corte “Tc” em qualquer tipo de máquina
operatriz, consiste em dividir o comprimento “L” percorrido pela ferramenta pelo avanço de
trabalho “a” usado.
Quando calculamos o tempo para executar uma única passada, isto não gera grandes
dificuldades, porém, no desbaste, temos sempre que executar várias passadas. Logo temos que
calcular vários comprimentos de “ L” ( para cada passada ) para que tenhamos ao final o
comprimento total a ser percorrido pela ferramenta, que é a soma de todos os comprimentos
gerados em cada passada.
Para que possamos fazer uma comparação do método tradicional com o método aqui proposto,
vamos analisar com um mesmo exemplo cada um deles, para que ao final possamos verificar a
grande utilidade deste método inovador.
Analisemos o desenho esquemático a seguir, que será usado no dois métodos a serem
apresentados.
Tc = Lt / atTc = tempo de corte em
minutos
MÉTODO I - ( tradicional)
O primeiro passo será calcular o comprimento percorrido pela ferramenta para desbastar
cada diâmetro (60mm, 40mm e 20mm. Para isso usaremos uma profundidade de corte de 2,5mm.
a) Para desbastar o diâmetro de 60mm necessitaremos dar 8 passadas pois:
(100 - 60 ) / 2 = 20
20 / 2.5 = 8
Se calcularmos o comprimento total gerado pelas 8 passadas teremos:
120 x 8 = 960mm.
b) Usando o mesmo raciocínio e com a mesma profundidade de corte para o diâmetro de 40mm,
serão necessárias 4 passadas gerando assim um comprimento 320mm pois:
80 x 4 = 320mm.
c) Para o diâmetro de 20mm teremos 160mm pois:
40 x 4 = 160mm
Se somarmos todos os comprimentos calculados em “a”, ”b” e ”c”, teremos:
Lt = 960+320+160
Lt = 1440mm
Usaremos em nosso exemplo, um avanço de trabalho (at) = 0.3mm/rot.
Ø100
40 40 40
Ø60
Ø40
Ø20
prof. 2.5mm
Como a fórmula de cálculo do tempo mostrado acima, exige que o avanço de trabalho seja
expresso em mm/min, necessitaremos fazer a transformação necessária: multiplicar o avanço
expresso em mm/rot pela rotação a ser usada (rpm).
Para executar essa transformação necessitaremos de alguns dados adicionais:
Dados adicionais:
Vel. de corte (Vc) = 180m/min
Avanço Rápido (ar) = 5m/min1
Diâmetro médio = 60mm
d) Com a fórmula Vc=(3.14 x D x N) / 1000 chegaremos a um valor de N = 955 rot/min.
e) Para obtermos o avanço em mm/min, basta multiplicar o valor do avanço em mm/rot pela
rotação, então chegaremos a um valor de a = 286,5 mm/min.
f) O tempo percorrido com a ferramenta usinando será:
g) Levando em consideração, que para darmos uma nova passada, é necessário recuar a
ferramenta de um valor igual ao comprimento usinado, podemos considerar que o comprimento
percorrido em rápido (Lr) pela ferramenta é o mesmo daquele percorrido em trabalho (Lt).
h) Como já calculamos o tempo que a ferramenta gasta para desbastar a peça (Tu) e o tempo que
ela gasta em deslocamento rápido (Tr), somos tentados a acreditar que basta somar esses dois
valores. Para completarmos a usinagem de uma peça é necessário dar uma passada de
acabamento e para achar este tempo gasto no acabamento, basta dividirmos o perímetro do perfil
a ser usinado ( Pu ) pelo valor do avanço de trabalho ( at ) ou seja:
Pu = 40 + 10 + 40 + 10 + 40 + 20
Pu = 160mm
at = 286.5mm/min
Com esse dados, podemos então determinar o tempo total gasto para se usinar a peça em
questão que seria :
1 Os valores de avanço rápido variam de máquina para máquina.
.
Tu = Lt / at
Tu= 1440 / 286.5 Tu = tempo de usinagem
Tu = 5.02min
Tr = Lr / ar Lr = Lt Tr – tempo da ferr. em mov.rápido
Tr = 1440 / 5000 ar – avanço rápido
Tr = 0.29min
T acab = 160/286.5
T acab = 0,56min
Área = 3600mm2 prof=2.5m
m
T total = Tu + Tr + Tacab. T total = 5,87mm
Consideração sobre o método I
Não tivemos dificuldade para calcular o comprimento total percorrido, pois o exemplo que
foi usado é relativamente simples, pois em cada diâmetro desbastado os comprimentos usinados
eram iguais . Quando o perfil a ser usinado é complexo, aumenta a dificuldade de se achar os
valores de “Lt”.
Método II – Teorema usando a área do cavaco removido ( Prof. Ezio Zerbone)
Como proposta principal do artigo, iremos mostrar a seguir um método para se calcular o
tempo de usinagem em um torno a CNC que se baseia na área do cavaco a ser removida que
é extremamente rápido e simplificado, o que permite poder oferecer para o cliente o custo da
usinagem de uma peça em um tempo bastante reduzido, sem uso de software.
Este método consiste em:
A) Dividir a parte que será usinada em figuras que sejam fáceis de calcular as respectivas áreas
( triângulo, retângulo, arcos de círculos, etc. ).
No exemplo dado, teremos 3 retângulos:
Um com base de 120mm e altura de 20mm ( S1).
Um com base de 80mm e altura de 10mm ( S2).
Um com base de 40mm e altura de 10mm ( S3).
B) Calculando as áreas teremos:
S1 = 120 x 20 donde S1=2400mm2
S2 = 80 x 10 donde S2 = 800mm2
S3 = 40 x 10 donde S3 = 400mm2
C) Considerar que a ferramenta irá dar apenas uma passada para desbastar a peça toda. Isso irá
gerar um retângulo muito longo, cuja base é desconhecida (Lt), porém a altura é igual a
profundidade de corte e a sua área é igual ao somatório das figuras divididas no item “B “.
No nosso exemplo teremos:
St = 3600mmm2
D) Como a área de um retângulo é base x altura, sendo a altura =2.5mm e a área=3600mm2
podemos achar o valor da base que é Lt.
Como Lt = St / p = 1440mm que é o mesmo valor achado pelo método tradicional. Usando os
mesmos parâmetros do método tradicional, podemos concluir que o tempo será o mesmo.
Obs.: As considerações para os cálculos de Tu, Tr e T acab. são as mesmas.
A grande vantagem deste método é:
não precisar calcular cada comprimento “ L “ que a ferramenta percorre;
quanto mais complexa for a geometria do perfil, mais difícil será o cálculo do somatório dos
valores de “ L “ usando o método tradicional e mais conveniente o uso do método aqui
proposto;
caso o perfil não seja composto unicamente de figuras bem definidas como retângulos e
triângulos, poderá ser feito uma aproximação. No exemplo abaixo, ao invés de calcular a área
de um 1/4 de circunferência, considerar apenas a área do retângulo.
Em Resumo :
A grande vantagem deste método é o de calcular o comprimento de Lt de maneira rápida,
pois sabemos que esta variável é a mais difícil de se encontrar usando o método tradicional.
Lt
Estas duas áreas são iguais
portanto um arco compensa o
outro.
A1-1) Usando o teorema das áreas do prof. Ezio Zerbone calcular o tempo de usinagem em um
torno a CNC da figura abaixo ( Tu + Tr + T acab. ) com os seguintes dados:
Não esquecer:
Para transformar
avanço em mm/rot
para mm/min,
multiplica-se o valor
em mm/rot pelo
número de rotações;
Para achar o valor de
rot/min usar a
fórmula:
N=( Vc x 1000 )/ ( 3,14 x d );
Considerar um diâmetro médio para cálculo da RPM de 55mm.
A1-2) Comparar o tempo de usinagem de um eixo de 400mm de comprimento com um diâmetro
de 80mm usando ferramenta de Metal Duro e ferramenta de aço rápido com os seguintes dados:
Dados:
Velocidade de corte para aço rápido = 25m/min
Velocidade de corte para Metal duro = 200m/min
Avanço para ambas as ferramentas = 0.3mm/min
A1-3) Calcular o tempo de usinagem da peça abaixo usando a área do cavaco removido (Ezio
Zerbone) com os seguintes dados:
Material da peça: aço sae 1040;;
Rugosidade de 3.2Ra
Raio da pastilha de 0.8mm;
Velocidade de corte de 130m/min.;
Avanço rápido da máquina de 7m/min..;
Obs: Use um diâmetro médio de 37mm para cálculo da velocidade de corte.
Exercícios para fixar o aprendizado
Torneamento de castanhas
O procedimento de tornear castanhas deve ser feito para proporcionar uma série de
vantagens no trabalho como uma boa fixação das peça, maior rapidez nas trocas de peças, maior
precisão dimensional, melhor concentricidade, entre outras. É uma das operações mais delicadas
que o operador desenvolve e deve ser executada com muita cautela por se tratar de uma
usinagem intermitente e por isso causar muita vibração. A seguir é apresentado um roteiro que
pode ser seguido.
1. Prender um calço com um diâmetro que possibilite prender a peça entre o limite máximo e
mínimo do curso da castanha;
2. Através de modo MANUAL encostar a ferramenta na face da castanha;
3. Via MDI executar a função de zeramento do eixo longitudinal. Ex.: G92 Z0
4. Abortar o modo MDI;
5. Através do modo MANUAL, posicionar a ferramenta num diâmetro a ser usinado;
6. Via MDI ligar o eixo-árvore em rotação compatível com o diâmetro posicionado;
7. Através de JOG durante MDI, usinar as castanhas até uma determinada profundidade;
8. Retornar a ferramenta apenas no eixo Z;
9. Medir o diâmetro usinado;
10. Via MDI, executar a função de zeramento do eixo X. Ex.: G92 X (diâmetro encontrado);
11. Elaborar um programa de usinagem através do editor.
Exemplo de programa para torneamento de castanhas
- M12
- S500 M3
- G00 X62.5 Z2.
- G74 X75. Z-14.9 I2. U1 F.2
- G00 X77.5
- G01 Z0. F.15
- X75.5 Z-1.
- Z-15.
- X76.
- X58.
- G00 Z100.
- M02
Laboratório de Automação da
ManufaturaREFERÊNCIA EM “X ”
Proc. Oper.
1-TCN
1 – COLOCAR A PLACA PARA GIRARCOLOCAR A PLACA PARA GIRAR
1.1 – Prender uma peça qualquer na placa;1.2 - Página de modo ( SHIFT + EXIT );1.3 - Pressionar a opção MANUAL;1.4 – Pressionar a opção M.D.I.;1.5 – Pressionar a opção STATUS;1.6 – Posicionar a cursor no campo de entrada de dados (parte inferior do vídeo);1.7 – Digitar: G99# M12# S500# M3#1.8 - Digitar a tecla ENTER ;1.9 – Pressionar o botão CYCLE START 4 vezes;
2 – USINAR O DIÂMETRO PARA REFERÊNCIAUSINAR O DIÂMETRO PARA REFERÊNCIA
2.1 – Pressionar o botão CYCLE STOP (possibilita mover com placa girando);2.2 – Pressionar a tecla EXIT;2.3 – Pressionar a opção JOG;2.4 – Através das opções Manivela X e Manivela Z, usinar o diâmetro da peça presa Obs: ajuste o avanço através das opções X1, X10 e X100 e potenc. de avanço;2.5 – Afaste a ferramenta para fora da peça, deslocando só em Z+ );
3 – MEDIR O DIÂMETROMEDIR O DIÂMETRO
3.1 – Pressionar as teclas SHIFT/CYCLE STOP3.2 – Medir o diâmetro da peça;
4 – DESLOCAR A PONTA DA FERRAMENTE ATÉ A LINHA DE CENTRODESLOCAR A PONTA DA FERRAMENTE ATÉ A LINHA DE CENTRO
4.1 – Pressionar a tecla EXIT;4.2 – Pressionar a opção JOG INCREMENTAL;4.3 – Posicionar o cursor até a palavra incremento;4.4 – Digitar o valor do diâmetro usinado;4.5 – Pressionar a tecla ENTER;4.6 – Pressionar a opção X- (a ferramenta irá se deslocar até o centro);
4 – INTRODUZIR O BALANÇO EM XINTRODUZIR O BALANÇO EM X
5.1 – Pressionar as teclas SHIFT/EXIT;5.2 – Pressionar a opção REFER. TRABALHO;5.3 – Pressionar a opção DIMENSÕES FERR.;5.4 – Posicionar o cursor em COMP X (→);5.5 – Pressionar a tecla ENTER;5.6 – Posicionar o cursor em T (←);5.7 – Digitar o número da ferramenta;5.7 – Pressionar a tecla ENTER; Obs: o balanço da ferramenta será registrado no campo X-RAD.
Laboratório de Automação da
Manufatura REFERÊNCIA em “Z ”
Proc. Oper.
2-TCN
1 – ENCOSTAR FACE DE REFERÊNCIA NA CASTANHAENCOSTAR FACE DE REFERÊNCIA NA CASTANHA
1.1 – Escolher uma face de referência (por exemplo, face da torre sem ferramenta);1.2 - Página de modo ( SHIFT + EXIT );1.3 - Pressionar a opção MANUAL;1.4 – Pressionar a opção JOG.;
1.5 – Usar as opções MANIVELA X ou MANIVELA Z;Obs: ajuste o avanço através das opções X1, X10 e X100 e potenciômetro de avanço;
1.6 – Posicionar a face da torre na face da castanha (use um calço de papel);
2 – TORNAR A POSIÇÃO ATUAL Z=0TORNAR A POSIÇÃO ATUAL Z=0
2.1 - Página de modo ( SHIFT + EXIT );2.2 - Pressionar a opção MANUAL;
2.3 – Pressionar a opção M.D.I.;2.4 – Pressionar a opção STATUS.;2.5 – Posicionar a cursor no campo de entrada de dados (parte inferior do vídeo);2.6 – Digitar: G92 Z02.7 - Digitar a tecla ENTER ;2.8 – Pressionar o botão CYCLE START;
3 – LIBERAR O AVANÇOLIBERAR O AVANÇO 3.1 – Pressionar as teclas SHIFT/CYCLE STOP3.2 – Pressionar a tecla EXIT;
4 – TOCAR COM A FERRAMENTA SELECIONADA NA FACE DA CASTANHATOCAR COM A FERRAMENTA SELECIONADA NA FACE DA CASTANHA
4.1 - Página de modo ( SHIFT + EXIT );4.2 - Pressionar a opção MANUAL;4.3 – Pressionar a opção JOG.;
4.4 – Usar as opções MANIVELA X ou MANIVELA Z;Obs: ajuste o avanço através das opções X1, X10 e X100 e potenc. de avanço;4.5 – Afastar a face da torre para colocar a ferramenta a ser referenciada;4.6 – Posicionar a face da ferr. na face da castanha (use um calço de papel);
5 – INTRODUZIR O BALANÇO EM ZINTRODUZIR O BALANÇO EM Z
5.1 – Pressionar as teclas SHIFT/EXIT;5.2 – Pressionar a opção REFER. TRAB.5.3 – Pressionar a opção DIMENSÕES FERR.;5.4 – Posicionar o cursor em COMP Z (→ ↓ )5.5 – Pressionar a tecla ENTER;5.6 – Posicionar o cursor em T (←);5.7 – Digitar o número da ferramenta;5.8 – Pressionar a tecla ENTER; Obs: o balanço da ferramenta será registrado no campo X-RAD.
Laboratório de Automação da
Manufatura FAZER ZERO PEÇA
Proc. Oper.
3-TCN
1 – EXECUTAR UM PROGRAMA PARA SELECIONAR UMA FERRAMENTAEXECUTAR UM PROGRAMA PARA SELECIONAR UMA FERRAMENTA
1.1 – Selecionar o programa para fazer Zero Peça (já memorizado);1.2 - Página de modo ( SHIFT + EXIT );1.3 - Pressionar a opção AUTO;1.4 – Pressionar a opção STATUS.;1.5 – Pressionar o botão CYCLE START;Obs: Verificar se o número da ferramenta selecionada foi registrado no ampo TC e TP da página de STATUS.
2 – CRIAR UM PROGRAMA P/ SELECIONAR A FERRAMENTACRIAR UM PROGRAMA P/ SELECIONAR A FERRAMENTA
2.1 – Página de modo ( SHIFT + EXIT );2.2 – Pressionar a opção EDITOR;2.3 – Pressionar a opção PROGRAMA NOVO.;2.4 – Pressionar a opção EDITOR.;2.5 – Pressionar a opção LISTA.;2.6 – Digitar: G99# T01# M30#;2.7 - Página de modo ( SHIFT + EXIT );2.8 - Pressionar a opção AUTO;2.9 – Pressionar a opção STATUS.;2.10 – Pressionar o botão CYCLE START;
Obs: Verificar se o n0 da ferr. selecionada foi registrado no campo TC e TP da página de STATUS.
3 – POSICIONAR A FERRAMENTA NA FACE DA PEÇAPOSICIONAR A FERRAMENTA NA FACE DA PEÇA 3.1 - Página de modo ( SHIFT + EXIT );3.2 - Pressionar a opção MANUAL;3.3 - Pressionar a opção JOG.;3.4 – Usar as opções MANIVELA X ou MANIVELA Z;3.5 – Encostar a face da ferramenta na face da peça (use calço de papel).
4 – INTRODUZIR O VALOR DE G54 ou G55INTRODUZIR O VALOR DE G54 ou G55
4.1 – Pressionar as teclas SHIFT + EXIT;4.2 – Pressionar a opção REFER. TRABALHO;4.3 – Pressionar a opção REFER. FERR.;4.4 – Posicionar o cursor em Z OFFSET;4.5 – Digitar o comprimento da peça negativo para Zero Peça no encosto da
castanha;4.6 – Pressionar a tecla ENTER;4.7 – Posicionar o cursor no campo G54 ou G55;4.8 – Pressionar a tecla ENTER; Obs: O Zero Peça é referenciado
Laboratório de Automação da
ManufaturaINTRODUÇÃO DE PROGRAMA E SIMULAÇÃO
GRÁFICA
Proc. Oper.
4-TCN
1 – INSERIR UM PROGRAMA ( MODO 1 - LISTA EDIÇÃO )INSERIR UM PROGRAMA ( MODO 1 - LISTA EDIÇÃO )
1.1 – Página de modo ( SHIFT + EXIT );1.2 – Pressionar a opção EDITOR;1.3 – Pressionar a opção PROGR. NOVO.;1.4 – Pressionar a opção EDITOR.;1.5 – Pressionar a opção LISTA.;1.6 – Digitar as informações de cada bloco;1.7 - Acionar a tecla EOB ou o cursor (↓) no final de cada bloco;
2 – INSERIR UM PROGRAMA ( MODO 2 - PRONTA EDIÇÃO )INSERIR UM PROGRAMA ( MODO 2 - PRONTA EDIÇÃO )
Neste modo de operação, a cada código G digitado (utilizando os 2 dígitos) o editor mostrará uma tela para sua visualização, indicando todas as opções que o código selecionado aceita, de forma a auxiliar na programação.
2.1 – Página de modo ( SHIFT + EXIT );2.2 – Pressionar a opção EDITOR;2.3 – Pressionar a opção PROGR. NOVO.;2.4 – Pressionar a opção EDITOR.;2.5 – Digitar as informações do bloco;2.6 – Utilizar o curso (↓) para selecionar a próxima opção desejada entre as disponíveis;2.7 - Acionar a tecla EOB no final de cada bloco;
3 – VERIFICAR ERROS DE DIGITAÇÃOVERIFICAR ERROS DE DIGITAÇÃO 3.1 - Página de modo ( SHIFT + EXIT );3.2 - Pressionar a opção EDITOR;3.3 - Digitar o número do programa a ser verificado.;3.4 – Pressionar a tecla ENTER;3.5 – Pressionar a tecla EXIT;
3.6 – Pressionar a opção TESTE.;3.7 – Pressionar a opção RAPIDO.;3.8 – Pressionar a opção STATUS.;3.9 – Pressionar o botão CYCLE START.;
4 – UTILIZAR A SIMULAÇÃO GRÁFICAUTILIZAR A SIMULAÇÃO GRÁFICA
4.1 – Pressionar as teclas SHIFT + EXIT;4.2 - Pressionar a opção EDITOR duas vezes;4.3 - Pressionar a opção GRAFICO;
4.4 – Pressionar o botão CYCLE START.;
11. Tolerâncias de Forma (Norma NBR 6409/80)
Tolerâncias convencionais são apropriadas para muitos produtos. Entretanto, para peças
usinadas com grande precisão a variação permitida na forma (geometria e tamanho) e posição
podem exigir maior cuidado.
Tolerâncias Geométricas
Esta parte da norma controla linearidade, planeza, circularidade, cilindricidade,
inclinação paralelismo, perpendicularismo e tolerâncias de perfis. Estas tolerâncias são
indicadas pelos símbolos mostrados no quadro a seguir:
20
Ф32 ф
26
ф20
202025
Ф38
TAREFA 01 - Eixo Escalonado
Usando as funções da unidade de comando MACH 9 para o torno a CNC CENTUR 30D,
fazer uma programação para usinagem da peça desenhada abaixo.
Usar os seguintes parâmetros de corte:
Velocidade de corte de 180m/min.;
Profundidade de corte de 1.5mm no raio;
Limitar a RPM em 2850;
Material em bruto Aço SAE 1020 Ø38 x ......(ver material disponível);
Facear a peça dando duas passadas na face de 0.3mm;
O valor do comprimento de 20mm no diâmetro de 15mm, irá variar de acordo com o material disponível.
TAREFA 02 - Eixo Perfilado
Usando as funções da unidade de comando MACH 9 para o torno a CNC CENTUR 30D, fazer
uma programação para usinagem da peça desenhada abaixo.
Usar os seguintes parâmetros de corte:
Velocidade de corte de 180m/min.;
Profundidade de corte de 1.5mm no raio;
Limitar a RPM em 2850;
Usar a função G66 para desbastar a peça, com exceção do perfil côncavo.
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