Evolução do Torno
O programa a seguir mostra como produzir a peça da figura acima.
N010 G0 X- 1.0 Y- 1.0 (ponto 1)
N0020 G01 X-.25 Y-.25 F 10.0 (ponto 2)
N0030 G01 Y3.25 (ponto 3)
N0040 G01 X4.25 (ponto 4)
N0050 G01 Y-.25 (ponto 5)
N0060 G01 X-.50 (ponto 6)
O “magazine” (carrossel) porta-ferramentas e o trocador de ferramentas diferenciam as fresadoras dos chamados centros de usinagem. Nos centros de usinagem, a troca de ferramentas é realizada automaticamente. Essa evolução em relação às fresadoras faz dos centros de usinagem as máquinas mais importantes para a implementação de sistemas de usinagem automatizados.
Como já foi citado, a Programação CNC pega a informação usada para uma ferramentação manual e a converte para uma linguagem que a máquina compreende. Os exemplos a seguir usam a linguagem de programação por palavras-chave, que é a mais comumente utilizada hoje em dia.
Programação por Palavras-chave
A programação no formato de palavras-chave para controle numérico controla os movimentos e as funções da máquina através de comandos curtos alfanuméricos semelhantes a sentenças. Estes comandos consistem em coordenadas, em palavras, e em caracteres. Uma máquina do CNC deve executar as mesmas ações que um operador de uma máquina manual faz para produzir uma peça.
O processo para executar uma operação simples em uma máquina rotativa manual e para convertê-la a formato de palavras-chave é como segue: Gire o eixo no sentido horário com uma velocidade de 600 voltas/min. O operador ajusta a velocidade para girar o eixo no sentido horário. O comando para uma máquina de CNC é N0010 M03 S600; N0010 é um número da linha. M03 diz ao eixo para começar a girar no sentido horário. S600 diz ao eixo com que velocidade girar. O ponto&vírgula deixa o controle saber que você terminou este bloco do comando e que é hora de mover para o comando seguinte. Um comando ou um bloco de informações são compostos de coordenadas e de caracteres.
Comandos Alfanuméricos: O bloco de comando controla a ferramenta da máquina através do uso de códigos de letras. Eis as descrições abreviadas dos comandos mais comuns identificados pela sua letra-chave:
N é a letra que endereça o número de linha ou do bloco.
G é um código de função preparatória que “seta” o modo segundo o qual todas as operações posteriores serão executadas.
F é a taxa de alimentação do eixo controlado. S “seta” a velocidade da ferramenta. T é a letra que endereça uma chamada para mudança de ferramenta. M é um função variada tal como fluido refrigerante on/off, eixo para frente, etc. H,D são letras-chaves para identificar o armazenamento de ferramentas.
Programa para uma peça: Um programa para uma peça é uma série de blocos de comandos que executam movimentos e funções da máquina a fim manufaturar uma peça. Nós usamos o exemplo de um programa simples que desbasta o contorno de uma peça retangular de 3 polegadas x 4 polegadas com uma fresa com ferramenta de 1/2 polegada de diâmetro (veja a figura abaixo). As coordenadas refletem a posição do centro do ferramenta, assim nós devemos considerar o tamanho do cortador.
Para aumentar a independência do operador, a grande maioria das máquinas ferramenta
CNC é equipada com dispositivos conhecidos como ATCs, sigla de Automatic Tool Changer, ou seja, Trocador Automático de Ferramentas.
O trocador automático de ferramentas retira uma ferramenta e coloca outra na posição subseqüente de usinagem. O trocador trabalha com um carrossel, onde são montadas as várias ferramentas participantes do processo de usinagem. Existem vários modelos de trocadores de ferramentas. Nos tornos, o carrossel é normalmente chamado de torre. Alguns exemplos de ATCs e “magazines” (carrosséis) porta-ferramentas podem ser vistos na figura abaixo.
Embora uma máquina possa apresentar vários movimentos, nem sempre ela é capaz de realizar todos ao mesmo tempo. Assim, a mandriladora da figura, embora possua três eixos, pode, devido a restrições de hadware e software, ser capaz apenas de realizar dois movimentos ao mesmo tempo. Assim, costuma-se dizer nesse caso que, embora a máquina possua fisicamente três, ela é na realidade uma máquina de dois eixos. Logo, “eixo” pode ser um conceito relacionado a quantos movimentos a máquina tem ou a quantos movimentos ela pode realizar ao mesmo tempo. O significado depende da situação descrita naquele momento.
A cada um dos eixos da máquina associa-se um servomotor, com velocidade e aceleração que podem ser controladas pelo comando numérico e por drivers. O servomotor representa o elo de ligação entre a mecânica e a eletrônica. A eletrônica, num primeiro momento, simplificou a estrutura mecânica da máquina. Muitas peças deixaram de ser utilizadas graças à presença dos servomotores. Esses motores fizeram com que as caixas de mudança de velocidade, compostas por um grande número de engrenagens, praticamente desaparecessem. Num torno ou numa fresadora CNC, a rotação da placa ou do cabeçote, bem como as velocidades de translação ou rotação dos eixos, é estabelecida simplesmente por meio de funções de programação. O comando numérico da máquina envia uma ordem ao driver, encarregado do acionamento do motor, e o driver aciona diretamente o motor. Mecanicamente, isso é muito mais simples.
A tecnologia eletrônica, além de permitir simplificar a estrutura mecânica, criando comandos numéricos cada vez mais compactos, confiáveis, econômicos e precisos, forçou o aprimoramento dos componentes mecânicos. Para evitar que atritos e folgas afetem a precisão da máquina, a indústria mecânica desenvolveu componentes cada vez mais sofisticados.
Assim, os fusos de perfil trapezoidal deram lugar ao fusos de esferas recirculantes. As guias de deslizamento das máquinas também foram substituídas por guias lineares, mais precisas e eficientes. A confiabilidade e vida útil desses componentes também é maior em relação aos fusos e guias tradicionais.
Malha de controle numérico
Geralmente, quando falamos em máquinas CNC estamos nos referindo a máquinas ferramenta. No entanto, as máquinas-ferramenta correspondem apenas a um tipo de máquina CNC. Assim, apesar de os comandos numéricos serem tradicionalmente usados em máquinas-ferramenta, essa não é sua única aplicação. Em princípio, qualquer máquina que deva ter seu posicionamento, velocidade e aceleração controlados pode ser automatizada por meio deste tipo de controle.
Portanto, máquinas controladas numericamente também podem ser encontradas nas indústrias têxtil, alimentícia, de embalagens, calçados, plásticos etc. Como já vimos, um comando numérico tem a função de controlar movimentos. Uma máquina pode possuir vários movimentos, normalmente classificados em movimentos de translação ou rotação. Costuma-se dizer que cada um desses movimentos é um “eixo” da máquina, associando-se uma letra a ele. Nas figuras a seguir, temos uma mandriladora com os eixos X, Y e Z, correspondendo respectivamente aos movimentos longitudinal, vertical e transversal, e uma fresadora com quatro eixos lineares, X, Y, Z e W, e dois eixos rotativos, B e C.
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