Usinagem em torno CNC.docx

7/22/2019 Usinagem em torno CNC.docx

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SO CARLOS

Desenho e Tecnologia Mecnica030180

Prof Celso Martins

Usinagem em torno CNC

RAISA CRISTINE DOS SANTOS SANTANA

RA: 557927

So Carlos,

2013.


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Sumrio

Introduo .........................................................................................................................3

Histrico da usinagem ......................................................................................................4

O que usinagem? ............................................................................................................8

Tipos de usinagem ..........................................................................................................10

Usinagem em torno CNC ...............................................................................................11

Aplicaes ......................................................................................................................12

Funes bsicas de programao ....................................................................................13

Linguagens de programao ...........................................................................................15

Sistemas de coordenadas ................................................................................................16

Operaes bsicas em programao de maquinarias CNC ............................................18

Referncias bibliogrficas ..............................................................................................19


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Introduo

A operao de mquinas e a sua evoluo envolverem a robtica, desde que amesma surgiu, e foi se tornando cada vez mais importante para a humanidade, tendo

hoje muitas aplicaes, dentre elas podemos citar: auxlio em cirurgias complexas,

automao dos meios de produo de fbricas, e at mesmo trabalhar como

recepcionistas.

As mquinas que operam por CNC (Computer Numeric Control ), so

mquinas ferramentas que atuam como aparelhos automticos, capaz de executar

diferentes tarefas, de forma programvel pelo homem. Pode ser definida como tudo

aquilo que programvel e capaz de automatizar algum processo, poupando tempo e

trabalho ao homem, e aumentando a produtividade de uma indstria em srie.

altamente aplicada a automao de indstrias, pois torna a atividade de

produo e modificao de recursos, extremamente vivel e lucrativa para a economia

geral, em termos de eficincia e reduo nos preos dos produtos finais, e aos donos de

meios de produo, j que tais mquinas executam o trabalho com uma preciso erapidez muito maior do que pelos mtodos manuais.


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Histrico da usinagem

A Pr-Histria compreende o perodo que vai desde o surgimento do homem ato aparecimento da escrita, sendo subdividida em:

Idade da Pedra Lascada;

Idade da Pedra Polida;

Idade dos Metais.

A partir da Idade dos Metais, compreendida no Perodo Neoltico, foi quando a

usinagem comeou a ser empregada de forma cada vez mais intensa na fabricao de

armas e de utenslios para o cotidiano dos indivduos daquela poca, pois nessa poca

que os seres humanos comearam a manipular metais e ligas.

A usinagem foi muito importante para o aperfeioamento de ferramentas, armas

e utenslios aplicados no cotidiano daquela poca e das pocas posteriores, sendo umparmetro para medir o nvel de desenvolvimento de sociedades.

Dessa forma podemos dizer que a usinagem evoluiu em conjunto com a

humanidade, j que os processos de fabricao e aperfeioamento de itens

acompanhavam as necessidades humanas. Por isso, os processos de usinagem servem

como parmetro divisor de pocas, como pode ser visto acima.

O homem passou a usar metais na fabricao de ferramentas e armas no fim da

pr-histria, o referido Perodo Neoltico, durante a Idade dos Metais. Os primeiros

metais a serem conhecidos e trabalhados foram o cobre e o ouro, e em escala menor, o

estanho. O ferro foi o ltimo metal que o homem passou a utilizar na fabricao de seus

instrumentos.

A Evoluo da Ferramenta:

1.000 anos a.C.Surgem os primeiros tornosIdade do Bronze;


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3000 anos a.C. os egpcios utilizaram ferramentas, como serras, puas e

formes, confeccionadas em bronze;

700 anos a.C.processamento do ferro;

Sculo XIVDesenvolvimento das primeiras armas de fogo na Europa;

Surgem as serras circulares, de funcionamento manual manivela, que logo

evoluram para o acionamento a pedal.

Sc. XVI Torneamento ornamental Criado por Jacques Benson. Em 1555,

surgiu um engenho de desdobro de uma ou mais lminas montadas num chassi em

paralelogramo articulado, possuindo um peso de chumbo na extremidade inferior e um

chanfro na parte superior, onde um brao, ou dente, adaptado ao eixo de uma roda

d'gua suspendia o quadro de serras com a rotao de seu eixo, deixando-o cair pelo

peso de chumbo na outra extremidade. Em 1600, apareceu o mecanismo alternativo,

movimentado atravs de um sistema de biela e manivela adaptada ao eixo de uma roda

hidrulica.

Sc. XVIIAperfeioamento nos processos de produo de ferro e ao;

Sc. XVIIIPrimeiras obras conhecidas sobre torneamentos;

Sc. XIX Com o advento da Revoluo Industrial, surgiram as primeiras

mquinas-ferramentas baseadas em princpios modernos. Houve tambm o incio da

fabricao em srie. E o ao se tornou o principal material de ferramentas de usinagem.

1900O ao rpido criado;

1930Vanner Bush inventa o primeiro computador analgico;

1935O ao duro criado;

1946 desenvolvido o primeiro computador eletrnico digitalo ENIAC;

1947 desenvolvido o primeiro transistor nos Laboratrios Bell;

1949 Primeiro estudo de viabilidade tecnolgica de um equipamento de

fabrico de peas por arranque de apara (fresadora), comandado por um sistema

programvel - (MITEUA);


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1950Primeira mquina-ferramenta por Controle Numrico Computadorizado,

conhecido como Mquina Controlada Numericamente, foi criada no MIT.

1952 Primeira fresadora vertical com trs eixos controlada por um novo tipo

de controlador composto por um sistema hbrido analgico/digital que usava uma fita

perfuradora como meio para armazenar o programa. Foi designada como Mquina

Controlada Numericamente;

1956 Inicia-se a construo de 100 fresadoras, controladas numericamente

para fabricar peas para empresas ligadas construo de aeronaves;

1955-1958Houve a primeira aplicao de computador para assistir na gerao

de programas de comando numrico. Foi designado por APT - Automatically

Programmed Tool- e corria em mquinas IBM do MIT;

1962 Essa tecnologia foi dessa vez aplicada a furadoras e desenvolvimentos

nos sistemas mecnicos para eliminar causas de ineficcia no controlo da trajetria da

ferramenta tais como folgas;

1980Incio das pesquisas sobre usinagem em alta velocidade.

1987Primeira FEIMAFE, lanamento do CNC 210 da MCS equipando o torno

Romi Centur30 e os tornos GPR Nardini. Com tecnologia 100% Nacional, os

Comandos Numricos CNC210 revolucionaram a indstria de mquinas CNC

produzidas no Brasil.

Em resumo, At 1950 existiam dois tipos principais de sistemas de produo:

Equipamentos operados manualmentepequeno ou mdio volume de produo

e grande flexibilidade;


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Sistemas automticos de produo grandes volumes de produo sendo a sua

tecnologia dedicada e baseada em hardware.

Atualmente contamos com:

Propagao da utilizao de sistemas CAD/CAM e equipamentos CNC em

outros tipos de indstria tais como a injeo de plsticos, indstria da madeira e

mobilirio e finalmente a indstria de produo de sistemas eletrnicos;

Pesquisas com o objetivo de aumentar o desempenho dos equipamentos emrelao ao nvel da velocidade de avano e velocidade de corte;

Desenvolvimentos em vista automatizao dos processos de produo

designados a sistemas de alimentao de matrias primas, sistemas de manipulao de

peas, e sistemas de mudana automtica de ferramentas;

Mudana nos processos de maquinaria com vista no aproveitamento das

capacidades dos equipamentos de CNC, principalmente nas ferramentas de corte;

Desenvolvimento de sistemas computadorizados para controlar e gerir

automaticamente sistemas de produo.


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O que usinagem?

A usinagem compreende todo processo mecnico onde a pea submetida remoo de material sobressalente para o seu aperfeioamento. Na prtica, usinar uma

pea significa submeter um material bruto ao de uma mquina ou ferramenta, para

ser modificado para um determinado fim.

Os processos de usinagem mais conhecidos so o serramento, o aplainamento, o

torneamento, o fresamento (tambm conhecido como fresagem), a furao, o

brochamento e a eletroeroso.

Ser destacado neste trabalho o processo de usinagem conhecido como

torneamento, especificamente, o torneamento em CNC, do ingls Computer Numeric

Control, que significa Controle Numrico Computadorizado, que um processo cuja

ferramenta uma mquina de usinagem de preciso elevadssima, chegando a trabalhar

na escala de mcrons ou micrometro (escala de 10-6 m).

Esse processo de usinagem, como alguns dos outros processos existentes so

completamente baseados na cincia metalrgica, j que os materiais trabalhados neleso metais ou ligas metlicas.

A usinagem comeou em tempos remotos, cerca de 6000 anos a.C., durante a

pr-histria, no perodo conhecido como Neoltico, durante a Idade dos Metais, onde as

primeiras ferramentas para o processamento e manipulao de metais e ligas se iniciou.

As primeiras ferramentas eram rudimentares, como plainas e furadeiras confeccionadas

a partir de materiais como madeira e ossos, culminando em processos totalmente

manuais.

Ao decorrer da histria, houve a evoluo das ferramentas empregadas em

diversos setores, com aperfeioamentos segundo as necessidades do cotidiano de cada

era. No estgio atual contamos com a confeco e uso de mquinas de alta preciso,

como as mquinas CNC, criadas em meados do sculo passado (sculo XX), no MIT.


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Hoje em dia, a usinagem est presente em diversas indstrias pesadas baseadas

na cincia metalrgica, como a automotiva, a naval, a aeroespacial, a aeronutica, a

eletrnica e a de eletrodomsticos.


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Tipos de usinagem

Os processos de usinagens so divididos em:

Usinagem qumica: se refere a processos qumicos como foto-usinagem(PCM) e gravura de metal e acabamento.

Usinagem convencional: se refere a processos de usinagem manual, emque um operador supervisiona moinho, torno, ou broca imprensa.

Usinagem por eletroeroso: usa descargas eltricas como a principalferramenta com a qual forma ou da outra forma a uma pea. Existem doistipos gerais de usinagem por eletroeroso: a penetrao e a fio.

Usinagem CNC: processo de usinagem automatizado que ser discutidomais a fundo nesse trabalho.

Maquinao: um processo de usinagem utilizado para gerar um grandevolume de pequenas peas.


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Usinagem em torno CNC

Ao fim da dcada de 1940 a fora area americana, aps muitos estudosincluindo estudos aerodinmicos, concluiu que a velocidade de suas aeronaves e

rendimento do combustvel fornecido a elas, estava diretamente ligada sua geometria.

Geometrias mais complexas e curvilneas produziam melhores efeitos aerodinmicos,

ou seja, os efeitos das foras dissipativas so menores nesses modelos de aeronaves.

Dessa forma, quo maior fosse a complexidade da geometria das aeronaves, maior era o

seu desempenho, porm para usinar geometrias mais complexas os custos tambm eram

mais elevados. A partir disso a Fora Area Americana realizou um projeto em conjuntocom o MIT (Massachusetts Institute of Technology), visando diminuir custos e

aumentar a capacidade produtiva de produzir aeronaves com geometrias mais

complexas que, segundo estudos, obtinham melhor desempenho, que culminou nas

mquinas ferramentas CNC, em imediato a essa poca, no torno CNC.

Foi em 1952 que ento apresentaram o primeiro prottipo de uma mquina

ferramenta CN (comando numrico), que era controlada por meio de instrues

fornecidas por uma fita ou carto perfurado com o auxlio de um computador. Essasmquinas ferramenta CN no possuam memria (a possibilidade de armazenamento de

dados era um limitante), sendo assim liam cada comando da fita ou do carto para poder

execut-lo posteriormente.

Com a evoluo dos computadores e o seu respectivo armazenamento de dados,

ficou possvel ento criar o CNC (comando numrico computadorizado), e, a partir

desse momento as mquinas j comearam a possuir em si mesmas um comando

numrico computadorizado que armazena inmeras linhas de coordenadas a serem

executadas.

Todos os tipos de mquinas ferramenta convencionais tambm existem no

formato CNC, essas mquinas funcionam sem a presena do elemento humano e

conseguem movimentar simultaneamente at 5 eixos, porm o mais comum na indstria

so mquinas ferramenta CNC que movimentam at 3 eixos simultneos (x, y e z).


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Torno CNCComputadorizado por Controle Numrico


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Aplicaes

A usinagem em torno CNC empregada na confeco de peas de geometria dealta complexidade com o intuito de obter alta produtividade dessas peas, como na

produo em srie de peas do setor automobilstico, e nos ramos aeronutico, naval,

ramos da cadeia produtiva de petrleo e gs, e no setor aeroespacial.

Alm disso, pode ser empregada na indstria pesada, e na produo de quaisquer

peas que exijam um alto nvel de preciso.

Indstria Naval

Indstria Petroqumica


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Indstria Automobilstica

Indstria Aeronutica


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Funes bsicas de programao do Torno CNC:

As funes aplicadas a maquinarias CNC (por controle numricocomputadorizado), so escritas em linguagem especfica (Linguagem G), e

podem ser divididas em:

Funes Miscelneas:

M00: Parada do programa para troca de ferramenta

M01: Parada opcional do programaM02: Fim de programa

M03: Liga eixo rvore sentido horrio

M04: Liga eixo rvore sentido anti-horrio

M05: Desliga eixo rvore

M06: Giro da torre

M08: Liga refrigerante de corte

M09: Desliga refrigerante de corteM11: Seleciona faixa baixa de rotao

M12: Seleciona faixa alta de rotao

M30: Fim de programa

Funes Preparatrias:

G00: Posicionamento rpido.

G01: Interpolao linear.

G02: Interpolao circular (anti-horrio), para torre dianteira, torre

traseira inverter o sentido.

G03: Interpolao circular (horrio), para torre dianteira, torre traseira

inverter o sentido.

G20: Programao em dimetro.

G21: Programao em raio.

G73: Interpolao linear ponto a ponto.


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G74: Ciclo de torneamento e furao.

G75: Ciclo de faceamento e de canais.

G66: Ciclo automtico de desbaste longitudinal.

G67: Ciclo automtico de desbaste transversal.

G53: Cancela todos offset de placa.

G54: Ativa o primeiro offset de placa eixo z.

G55: Ativa offset de placa eixo z.

G92: Origem do sistema de coordenadas.

G99: Cancela G92, define programao em funo do zero mquina.

G40: Cancela compensao do raio da ponta da ferramenta.

G41: Compensao do raio da ponta da ferramenta (esquerda).

G42: Compensao do raio da ponta da ferramenta (direita).

G04: Tempo de permanncia.

G33: Ciclo de roscamento (bsico).

G37: Ciclo de roscamento automtico.

G70: Admite programa em polegada.

G71: Admite programao em milmetros

G90: Programao em coordenadas absolutas.

G91: Programao em coordenadas incrementais.

G94: Estabelece avano em pol/min ou mm/min.

G95: Estabelece avano em pol/rot ou mm/rot.

G10: Cancela monitor de tempo de vida da ferramenta.

G11: Ativa o monitor de tempo de vida da ferramenta.

G30: Cancela imagem espelho.

G31: Imagem espelho eixo X.

G32: Imagem espelho eixo Z.G60: Cancela rea de segurana.

G61: Ativa rea de segurana.

G68: Ciclo automtico desbaste perfil final.

G76: Ciclo de roscamento.

G80: Cancela G83.

G83: Ciclo de furao com quebra de cavaco.

G96: Programao em VC constante.G97: Programao em RPM.


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Linguagens de programao para CNC

Para a elaborao de programas CNC, so necessrios linguagens ou cdigos,

que traduzam os comandos a ser executados para sinais compreensveis para a mquina.

Dentre os cdigos existentes para tal aplicao, os mais usados so:

Linguagem de programao automtica APT:No surgimento do CN, no incio dos anos 50, a primeira linguagem de

programao utilizada foi a APT (Automatic Programmed Tool). Atualmente s

utilizada como ferramenta auxiliar na programao de peas com geometrias muito

complexas, principalmente para mquinas de 4 e 5 eixos. A linguagem APT uma

linguagem de alto nvel, ou seja, mais prxima da linguagem humana do que do

cdigo de mquina.

Linguagem EIA/ISSO:Linguagem de cdigos, tambm conhecida como cdigos G. na atualidade a

mais utilizada universalmente, tanto na programao manual, como na programao

grfica, onde utilizado o CAM.

Os cdigos EIA/ISO foram criados antes mesmo do aparecimento das mquinas

CNC, eles eram usados nos escritrios em mquinas de escrever automticas que

utilizavam cartes perfurados. A linguagem EIA/ISO considerada de baixo nvel, e

portanto mais prxima do cdigo de mquina, do que da linguagem humana.

Linguagem interativa:Programao por blocos parametrizados que possui blocos prontos e no usa

cdigos.

Ex. linguagem MAZATROL aplicando s mquinas MAZAK.


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Sistemas de coordenadas

Nomenclatura dos eixos e sistemas de coordenadas

A nomenclatura dos eixos e movimentos est definida como um padro criado

pela norma internacional ISO 841 para mquinas de operao CNC (Computadorized

Numerical Control), e aplicvel a todo tipo de mquina-ferramenta. Tais mquinas

possuem dois tipos de eixo de operao: eixos rotativos, que so designados pelas letras

A, B e C; e os eixos principais de avano, designados pelas letras X, Y e Z.

O sistema de eixos pode ser representado com auxlio da mo direita, aplicando-

se a regra da mo direita, onde o polegar aponta para o sentido positivo do eixo X, o

indicador para o sentido positivo do Y, e o dedo mdio para o sentido positivo do Z.

Este sistema denominado Sistema de Coordenadas Dextrgiro, pois possui trs eixos

perpendiculares entre si, que podem ser representados com o auxlio dos dedos da mo

direita.

Torno CNC

uma mquina-ferramenta programvel, onde o controle dos movimentos dos

eixos feito por um computador especifico.

Pontos de Referncia:

Ponto Zero da Mquina: M

O ponto zero da mquina definido pelo fabricante. a origem do sistema decoordenadas da mquina e o ponto inicial para todos os demais sistemas de coordenadas

e pontos de referncia para dar incio programao dessa mquina.

Ponto de Referncia: R

Serve para aferio e controle do sistema de medio dos movimentos da

mquina.


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Ponto Zero da Pea: W

Este ponto definido pelo programador e usado por ele para definir as

coordenadas durante a elaborao do programa. Recomenda-se colocar o ponto zero da

pea de tal forma que se possam transformar facilmente as medidas do desenho da peaem valores de coordenadas, e por isso, em geral so adotados como ponto zero, os eixos

de simetria da pea

No sistema de programao de maquinarias CNC possvel utilizar dois tipos

diferentes de coordenadas, que so:

Coordenadas absolutas

Coordenadas incrementais.

Sistemas de coordenadas: Absolutas e Incrementais

definido como sistema de coordenadas absolutas o sistema de coordenadas

onde o ponto a ser atingido pela ferramenta dado tomando-se como referncia o ponto

zero da pea, ou seja, como se todo ponto tomado fosse baseado na origem do

sistema de coordenadas.

Define-se como sistema de coordenadas incrementais o sistema de coordenadas

onde o ponto a ser atingido pela ferramenta dado, tomando-se como referncia um

ponto anterior.


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Operaes bsicas em programao de maquinarias CNC

So algumas das operaes bsicas de programao as Funes de

posicionamento, as Funes especiais, a Funo O, a Funo N, a Funo T, as Funes

G (Modais e No-modais), alm da sequncia de funes miscelnias j listadas. Cada

uma dessas funes possui uma operao diferente, tomando diferentes

coordenadas(incrementais ou absolutas), como base nas suas operaes.


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Referncias

1. UFPR. I ntr oduo aos Processos de Usinagem Engenhari a I ndustrial.2010, UFPR. Retirado de: , em 13 de junho de 2013.

2. WIKIPEDIA. CNCControle Numrico Computador izado. Retirado de: , em12 de junho de 2013.

3. MANUTENO E SUPRIMENTOS. Tipos de usinagem na indstria.Retirado: < http://www.manutencaoesuprimentos.com.br/conteudo/3249-tipos-de-

usinagem-na-industria/>, em 13 de junho de 2013.

4. GIANACCINI, T. Usinagem CNCA Evoluo da Manu fatura. Retiradode: , em 13 de junho de2013.

5. SENAI. Comando numrico compu tador izado. SENAI, Campinas. Retiradode: ,em 13 de junho de 2013.

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