Pro/E Wildfire 2.0 - Tutorial de CAM - Fresamento

Figura 1: Peça a ser usinada

Modelando a Peça Neste tutorial será usinada a peça mostrada na Figura 1, que pode ser gerada no Pro/E ou carregada a partir do arquivo Exemplo.prt disponível na página da disciplina. Este texto foi traduzido a partir do material do Prof. Stephen M. Batill da Universidade de Notre Dame.

Figura 2: Peça Usinada

Definição dos Modelos de Manufatura Nesta etapa serão definidos os modelos de manufatura a serem usados neste tutorial. Dois modelos serão usados: o modelo da peça que representa a peça que será produzida pelocódigo G que será gerado neste tutorial e o modelo de manufatura que reune o modelo da peça, o modelo da montagem e os processos de usinagem gerados no arquivo de manufatura. Passo 1: Selecione FILE >> NEW.

Passo 2: Selecione Manufacturing Type na caixa de diálogo New, depois selecione NC ASSEMBLY

como o sub-tipo (Sub-type), Name >> Exemplo_mfg (Figura 3a) e OK

Figura 3a: Caixa de diálogo New File Figura 3b: Modelo-referência Passo 3: Selecione MFG MODEL >> ASSEMBLE >> Ref MODEL no Menu Manager.

(Figura 3b) Passo 4: Abra o arquivo Exemplo.prt da peça a ser usinada.

Esssa peça representa o modelo de projeto e sua geometria será usada para definiros percursos de usinagem do modelo de manufatura.

Clicar em Assemble at Default Location

Figura 3c: Localização do componente

Passo 5: Com Assemble Component at Default Location como restrição, restringe-se

a localização do modelo de referência (Figura 3c). Clique OK para sair do menu Component Placement.

Passo 6: Clique DONE/RETURN para sair do menu Manufacturing Model (MFG MDL).

Definição do Ambiente de Usinagem Nesta etapa será definido o ambiente de usinagem. O modo de manufatura dá acesso ao menu de Manufacturing Setup (MFG SETUP) para se definir settings específicos para o modelo. Nesse menu, alguns exemplos de itens que podem ser incluídos são: a área de trabalho (machining workcell), o ferramental, o sistema de coordenadas da máquina e os dispositvos de fixação. Deve-se necessariamente criar uma área de trabalho e um sistema de coordenadas antes de se iniciar o modelo. Passo 1: Selecione MFG SETUP no Menu Manager.

Pro/ENGINEER iniciará a caixa de diálogo Operation Setup. Uma operação é um set up específico de uma máquina-ferramenta e pode consistir de múltiplas sequências de usinagemCN. Numa operação o set up mínimo exigido é a definição da área de trabalho da máquinae seu sistema de coordenadas. Uma nova operação pode ser definida pela opção Operation

A caixa de diálogo Operation Setup (Figura 4a) contém os seguintes itens: Operation Name >> O nome da operação identifica uma operação de usinagem dentro de um processo de manufatura. Os nomes padronizados têm o formato OP010, OP020, onde os números são incre- mentados automaticamente pelo sistema. NC Machine >> O nome da máquina ferramenta e sua área de trabalho é usado para realizar a operação. Caso já haja máquinas definidas antes da criação da operação, seus nomes aparecem na lista drop-down de máquinas disponíveis. Fixture Setup >> Essa seção contém os icones para criar, modificar e eliminar setups de fixação.A lista drop-down contém os nomes de todas os setups definidas para a operação com o nome do setup mostrada no campo da lista. Machine Zero >> Para selecionar-se ou criar-se o zero-programa do sistema de coordenadas a ser usado no arquivo CNC ou em outras referência para usinagem. The Retract group box >> Especifica-se como a ferramenta recua entre os passes de usinagem. Surface >> Set up da superfície de retorno da ferramenta. Tolerance >> Controla-se o maxímo desvio tolerado para a ferramenta quando ela se move ao longo de uma superficie de retorno não planar. O padrão é 0.1" ou 1 mm, de acordo com o sistema escolhido. Stock Material >> Seleciona-se um nomve para o material do material de partida.

Passo 2: Selecione o ícone da máquina-ferramenta na caixa de diálogo Operation Setup. Passo 3: Na caixa Machine Tool Setup, deina os parâmetros mostrados na Figura 4a.

Figura 4a: Machine Tool Setup

Passo 4: Selecione OK para sair da caixa the Machine Tool Setup.

Parâmetros • Machine Name: 3-axis-mill • Machine Type: Mill • Number of Axes: 3 Axis

Figura 4b: Definição do zero-máquina

Passo 5: Na caixa Operation Setup, selecione o ícone Machine Zero (Figura 4b).

A opção Machine Zero permite estabelecer-se o sistema de coordenadas da máquina. Ao definir-se as operações de usinagem é essencial conhecer a origem das coorde-nadas (0,0,0). É comum definir-se um canto da superfície superior da peça como origem. O eixo Z(+) deve sempre apontar para cima, para fora da peça. Neste tutorial será criado um novo sistema de coordenadas, porém, também pode-se selecionar um sistema já existente.

Passo 6: Selecione CREATE no menu Machine Coordinate System, depois clique na peça,

EXEMPLO, no menu-árvore à esquerda da tela. Passo 7: Selecione Origin na caixa Coordinate System Passo 8: Use a tecla Ctrl para selecionar simultaneamente as três superfícies (Figuras 5 a,b,c).

Observe que os contornos de cada superfície devem estar destacados na tela.

1a. Superfície

Figura 5a: Primeira superfície.

2a. Superfície f

Figura 5b: Segunda superfície

3a. Superfície

Figura 5c: Terceira Superfície.

Passo 9: Selecione Orientation no menu Coordinate System

Os próximos passos irão orientar o sistema de coordenadas em relação à peça.

Passo 10: Use a primeira superfície (Figura 6a) para orientar o eixo Z e certifique-se que esse eixo aponta para cima! Use a opção Flip o sentido apontado pelos eixos.

1a. Superfície Eixo Z

Figura 6a: Primeira Superfície.

2a. Superfície Eixo Y

Figura 6b: Segunda Superfície Passo 11: Use a segunda superfície (Figura 6b) para orientar o eixo Y. Use a opção Flip option

se necessária.

O sistema de coordenadas deve apresentar-se idêntico ao mostrado na Figura 6c. Clique OK na caixa Coordinate System Setup.

z

xy

Figura 6c: Definição do sistema de coordenadas Passo 12: Selecione Apply e OK para sair da caixa Operation Setup.

Passo 13: Selecione DONE/RETURN para sair do menu Manufacturing (MFG) Setup . Passo 14: Salve o modelo de manufatura.

Sequência de Faceamento

Nesta etapa será definida a operação de faceamento para fresar a superfície superior da peça de modo a garantir que essa superfície fique plana. Os parâmetros que serão incluídos são a ferrmannta de corte, seus parâmetros, a profundidade de recuo, e a superfície a fresar. Passo 1: Selecione MACHINING no Menu Manager. Passo 2: Selecione NC SEQUENCE no menu Machining . Passo 3: Selecione MACHINING >> FACE >> DONE. Passo 4: Verfique os parâmetros de Machining Parameters mostrados na Figura 7a:

O Pro/ENGINEER automaticamente inclui os parâmetros mínimos necessários para uma dada operação. Note na Figura 7a os parâmetros ticados e os não ticados. Muitos desses parâmetros tais como name e comentários, são opcionais. Outros como Ferramenta (Tool) e sistema de coordenadas (Coord Sys), são essenciais. Nesse caso, Coord Sys não está ticado pois já foi definido na etapa anterior destetutorial.

Figura 7a: Parâmetros para o set up da sequência Figura 7b: Caixa para set up da ferramenta

Passo 5: Selecione DONE no menu Sequence Setup (Figura 7a).

Após selecionar Done, o modo de manufatura abre a caixa de diálogo Tool Setup (Figura 7b). Note nain Figura 7a os parâmetros ticados. A partir do início dessa lista (Tool neste caso), Pro/ENGINEER abrirá automaticamente e na ordem correta, os menus e as caixas de diálogo necessárias para definir-se esses parâmetros.

Passo 6: Defina os parâmetros da ferramenta mostrados na Figura 7b.

Defina os seguintes parâmetros:

• Tool_ID: Esse parâmetro irá definir um número específico de ferramenta (T0001). • Tool Type: Define Fresamento como o tipo de ferramenta. • Cutter_Diam: Define o diâmetro da ferramenta (i.e. 0.25"). • Length: Define o comprimento da ferramenta (i.e. 3.00").

Passo 7: Selecione APPLY para criar a ferramenta. Selecione OK. Passo 8: Selecione SET no menu Manufacturing Parameters.

Figura 7c: Parâmetros da ferramenta de usinagem.

Os próximos passos definirão os parâmetros de usinagem para a ferramenta selecionada para esta seqüência de usinagem, como por exemplo, taxa de avanço e rotação.Se for necessário, a opção Retrieve permitirá selecionar uma definição já existentede parâmetros para a ferramenta.

Passo 9: Defina os parâmetros para a ferramenta mostrados na Figura 7c.

Todos os parâmetros apresentados com o valor -1 devem ser definidos.

Passo 10: Após o set up dos valores da Figura 7c, selecione FILE >> EXIT para salvar e sair da caixa de diálogo Parameter Tree.

Passo 11: Selecione DONE no menu Manufacturing Parameters.

Observe a Figura 7a. Até este ponto do tutorial foram definidos a ferramenta e seus parâmetross. Os próximos passos definirão a profundidade de recuo da ferramenta, que neste exemplo será de 0.75" ao longo do eixo Z, no seu sentido positivo.

Passo 12: Depois que o menu Manufacturing Parameters é fechado, surge a caixa Retract Selection

Selecione ALONG Z AXIS nessa caixa.

Figura 8: Caixa de diálogo Retract Selection

Passo 13: Defina 0.75 como a profundidade em Z, depois selecione OK. Passo 14: Selecione Mill Surface>> DONE no menu Surface pick.

A superfície que será fresada será criada na seqüência CN. Pode-se também usar uma superfície do modelo Exemplo ou definir essa superfície a partir de um volumecriado previamente.

Plano de Sketch

Lado direito

Figura 9a: Superficie a facear

Passo 15: Selecione CREATE SRF e a nomeie superfície Faceam_Sup (na parte inferior da tela). Passo 16: No menu Surface Define, selecione Add e depois escolha Flat << Done Passo 17: Escolha a superfície mostrada na Figura 9a como o plano de sketch e clique OKay

no menu Direction. Oriente o ambiente de sketch como mostrado na Figura 9b escolhendo o lado direito indicado na in Figura 9a. Clique nos quatro lados dessa vista para que sirvam como Referências.

Figura 9b: Contornos de Sketch (em amarelo).

Passo 18: No menu de desenho ativo, use Rectangle Tool, e desenho um retângulo que contenha

os contornos definidos no passo anterior (Figura 9b). Clique Check para sair do sketch.

Passo 19: Escolha OK caixa de diálogo Surface e DONE/RETURN no menu Surf Define.

Depois clique em OK no menu Select Surfaces. Passo 20: Selecione Add no menu Select Surface. Selecione a superfície que acabou de ser

criada como mostrado na Figura 9c. Clique OK na caixa Select e Done/Return no menu Add Surfaces.

Passo 21: Para facilitar a visão de seu modelo, esconada a superfície criada nos passos anteriores

no menu-árvore do modelo (Clique em Surface e com o botão direito escolha Hide.

Figura 9c: Selecione a superfície que foi criada.

Passo 22: Selecione PLAY PATH no menu NC SEQUENCE.

Pro/E Manufacturing permite diversos modos de visualização do percurso de corte.Neste tutorial a visualização se dará na tela de trabalho.

Passo 23: Selecione SCREEN PLAY no menu Play path. Passo 24: Use a caixa Play Path para apresentar a seqüência NC.

Para melhor observar a ferramenta mover-se, pode-se reduzir a velocidade pela opção Display Speed .

Figura 9d: Play Path

Passo 25: Feche a caixa de diálogo Play Path. Passo 26: Selecione DONE SEQ no menu NC Sequence. Passo 27: Salve o modelo de fresamento.

Criando um volume de fresamento

Esta etapa do tutorial criará o percurso de usinagem para o fresametno do rebaixo (Figura 10). Como foi mencionado, pode-se ter múltiplas seqüências de usinagem numa única operação. Assim, a primeira seqüência foi o faceamento da superfície de topo. Nesta nova seqüência será usianado o volume de fresamento mostrado na Figura 10, relativo ao rebaixo.

Volume de fresamento

Figura 10: Fresamento do volume do rebaixo Figura 11: Parâmetros para o set up da sequência

Passo 1: No menu Machining, selecione NC SEQUENCE >> NEW SEQUENCE

Esta seqüência CNC consistirá de uma operação de fresamento de volumes.

Passo 2: Selecione MACHINING >> VOLUME >> DONE. Passo 3: Selecione os parâmetros mostrados na Figura 11 para defini-los para esta seqüência,

selecione DONE.

Na ordem, o set up incluirá: os parâmetros da ferramenta e os parâmetros do fresamento do volume. Serão usados a mesma ferramenta e o mesmo recuo definidos na seqüência anterior.

Passo 4: Selectione SET no menu Manufacturing parameters.

O próximo requisito é a definição do set up da ferramenta, de parâmetros que incluem a velocidade de corte e a rotação do eixo-árvore.

Passo 5: Defina os parâmetros mostrados na Figura 12. Eles são os mesmos usandos anteriormente. Também pode-se selecionar-se Use Previous.

Figura 12: Parâmetros de usinagem para a ferramenta

Passo 6: Selecione FILE >> EXIT na caixa Parameter Tree. Passo 7: Selecione DONE no menu Manufacturing Parameters. Passo 8: Selecione CREATE VOL no menu Define Volume. Passo 9: Defina o nome do volume como VOLUME1. Passo 10: Selecione SKETCH >> EXTRUDE >> SOLID >> DONE.

Esse volume será definido desenhando-se (Sketch) a área a fresar, como um retângulo e extrudando essa seção até a profundidade do rebaixo (0.25"). O volume real de fresamento será definido aparando-se (Trim) o espaço vazio desse volume gerado.

Passo 11: Selecione ONE SIDE >> DONE e clique no plano de sketching mostrado na Figura 13a.

Plano de Sketching

Lado direito

Figura 13a: Orientação do ambiente de Sketching

Figura 13b Criação da Seção

Passo 12: Oriente o ambiente de sketching (Figuras 13a e 13b), como feito na seqüência anterior. Passo 13: Sketch em volta do volume a ser fresado como mostrado na Figura 13b (em amarelo). Passo 14: Modifique os valores das dimensões. Passo 15: Selecione Continue (Check) para sair do ambiente de sketching. Passo 16: Extrude a seção até uma distância de 0.30" (BLIND). Outra solução possível seria

extrudar-se o objeto usando a opção de profundidade UP TO SURFACE.

Passo 17: Selecione OK na caixa Feature Definition. Passo 18: Selecione TRIM no menu Create Volume e selecione o modelo Exemplo.

Trim definirá o volume de fresamento subtraindo o modelo do sketch extrudado.

Passo 19: Selecione DONE/RETURN no menu Create Volume. Passo 20: Selecione PLAY PATH >> SCREEN PLAY (Figura 13c).

Passo 21: Feche a caixa de diálogo Play Path.

Figura 13c: Tela de visualização da seqüência de fresamento do rebaixo Passo 22: Selecione DONE SEQ no menu NC Sequence. Passo 23: Salve o modelo de usinagem.

Seqüência de Furação

Nesta etapa do tutorial será criada uma seqüência CNC para usinar os furos do modelo.

Passo 1: Selecione NC SEQUENCE no menu Machining.

Passo 2: Selecione NEW SEQUENCE. Passo 3: Selecione MACHINING >> HOLEMAKING >> DONE. Passo 4: Selecione DRILL >> STANDARD >> DONE.

Diversas operações de furação estão disponíveis. Neste tutorial, os furos serão obtidos com brocas.

Passo 5: Defina as seguintes operações de setup: PARAMETERS e HOLES. Serão usados a

mesma ferramenta e o mesmo plano de recuo usados na seqüência anterior.

Figura 14a: Seqüência dos parâmetros de set up.

Passo 6: Selecione USE PREVIOUS no menu Manufacturing parameters e VOLUME MILLING da lista de seqüências CNC Sequence List como mostrado na Figura 14b.

Figura 14b: Use Previous Setup da Ferramenta

Step 87: Selecione DONE no menu Manufacturing Parameters.

Figura 15: Seleção dos furos

Figura 16: Profundidade dos furos

Passo 8: Na caixa Hole Selection, clique na opção PATTERN (Figura 15). Note:se

esses quatro furos não foram criados com o comando Feature >> Pattern, então deve-se usar a opção Single na caixa Hole Set.

A opção Pattern permitirá que se selecione um padrão de furos como sendo os furos a usinar, o que neste tutorial é representado pelo padrão com 4 furos.

Passo 9: Selecione a opção ADD caixa de diálogo, clique em um dos eixos que representamo padrão de furos, e então selecione OK na caixa Selection.

Após adicionar o padrão de furos, os quatro furos deverão aparecer na caixa de diálogo,como mostrado na Figura 15.

Passo 10: Selecione a opção DEPTH na caixa de diálogo. Passo 11: Selecione AUTO >> OK caixa Hole Set Depth (Figura 16). Passo 12: Seleconet OK na caixa Hole Set. Passo 13: Selecione DONE/RETURN no menu Holes. Passo 14: Use a opção PLAY PATH para visualizar o percurso de corte dessa seqüeência. Passo 15: Selecione DONE SEQ no menu NC Sequence. Passo 16: Selecione DONE/RETURN para sair do menu Machining. Passo 17: Salve o modelo de fresamento.

Profiling Seqüência de Fresamento do Perfil Externo

Passo 1: Selecione NC SEQUENCE no menu Machining. Passo 2: Selecione NEW SEQUENCE Passo 3: Selecione MACHINING >> PROFILE >> DONE. Passo 4: Defina as seguintes operações de setups: Parameters e Surfaces. Passe 5: Selecione DONE. Passe 6: Escolha USE PREVIOUS no menu Manufacturing Parameters e então selecione uma

das seqüências criadas anteriormente. Pode ser qualquer uma delas, pois todas usam a mesma ferramenta e parâmetros de setup.

Passo 7: Select DONE on the Manufacturing Parameters menu. Passo 8: No menu Ncseq Surfs , escolhaSELECT SURFACES >>MODEL >>DONE. Passo 9: Escolha Surface no menu Surf/Loop. Passo 10: Escolha as quatro superfícies mostradas na Figura 17. Use Ctrl para selecioná-las.

Second Surface

First Surface

Third Surface

Fourth Surface

Figura 17: Escolha das superfícies para o perfil externo.

Passo 11: Escolha DONE RETURN >> DONE RETURN >>DONE RETURN.

Passo 12: Escolha PLAYPATH >> SCREENPLAY e veja como a ferramenta se move ao longo do perfil externo.

Passo 13: Selecione DONE SEQ no menu NC Sequence e DONE RETURN para sair do menu

Machining. Passo 14: Salve o modelo de fresamento.

Gerando os dados para o programa em linguagem G

Nesta etapa do tutorial, a operação será executada para incluir todas as seqüências CNC criadas. Após visualizar todos os percursos de corte, o tutorial apresentará o procedimento para pós-processar os dados necessários para a criação do programa no código G.

Passo 1: Selecione CL DATA no menu Manager. Passo 2: Selecione OUTPUT >> OPERATION. Passo 3: Selecione a operação atual a partir do menu Selection, que é a operação OP010.

. Passo 4: Selecione Display para apresentar a saída. Passo 5: Selecione Done no menu Play Path.

. Passo 6: Selecione File no menu. Path.

Depois faz-se o pós-processamento da operação para uma máquina-ferramenta específica. Passo 7: No menu Output Type, confirme que as opções CL FILE, INTERACTIVE e COMPUTE CL

estejam selecionadas. Passo 8: Selecione Done no menu Output Type. Passo 9: Na caixa Save As, defina o nome Fresamento-Exemplo como o nome para o arquivo CL,

e clique OK.

Uma vez que os dados CL foram criados, ele é enviado para pós-processamento para geraro código CNC na linguagem para uma máquina específica (fresadora, torno, etc...).

Passo 10: Selecione Done Output no menu Path e então selecione Post Process no menu CL DATA.

Selecione o arquivo Fresamento-Exemplo.ncl na caixa Open, selecione Open para fechar essa janela. No menu PP Options confirme que as opções Verbose e Trace options estãoselecionadas.

Com o pós-processamento, converte-se os percusos das ferramentas de um arquivo em linguagempadrão, com extensão .ncl para a linguagem específica do comando CNC. O arquivo resultante desse processo no Pro/Engineer é um arquivo de extensão .tap que contém todos os códigos “G” para o controle da máquina CNC. O pós-processador é o programa que faza tradução entre as linguagens.

Passo 11: Selecione Done no menu PP OPTIONS e uma lista de pós-processadores fica disponível.

Uma opção de máquina é o comando: uncx01.p20 Fanuc 16M (Milltronics)

Passo 12: Feche a janela com informações e selecione DONE/RETURN no menu CL DATA. Passo 13: Salve o arquivo de fresamento.

O arquivo pós-processado criado (OP0l0.tap) está localizado no diretório atual. É um arquivo-texto que pode ser editado com qualquer editor de texto disponível. Ele pode inclusive ser simulado no CNCSimulator que usamos na disciplina.

Observação: Para a operação estudada neste tutorial, foi usada uma só ferramenta com os mesmosparâmetros de setup para todas as seqüências. Se houvessem sido usadas várias ferramentas, haveria necessidade de gerar os dados CL para cada uma e executar cada seqüência isoladamente.