Processos de usinagem-
Mecânica Industrial
1 Introdução aos processos de fabricação
Fabricar é transformar matérias-primas em produtos acabados, por uma variedade de processos. A idéia de fabricar teve início a milhares de anos, quando o homem pré-histórico percebeu que, para sobreviver, precisava de algo mais que pernas e braços para se defender e caçar. Sua inteligência logo o ensinou que se ele tivesse uma pedra nas mãos, seu golpe seria mais forte, e se a pedra tivesse um cabo esse golpe seria mais forte ainda. Se essa pedra fosse afiada poderia cortar a caça e ajudar a raspar a peles dos animais. Foi a partir da necessidade de se fabricar um machado que o homem desenvolveu as operações de desbastar, cortar e furar. Durante centenas de anos a pedra foi a matéria-prima, mas por volta de 4000 A.C. ele começou a trabalhar com metais, começando com o cobre, depois com o bronze e finalmente com o ferro para a fabricação de armas e ferramentas.
Para se ter uma idéia do número de fatores que devem ser considerados num processo de fabricação vejamos, por exemplo, a produção de um simples artigo: o clipe. Primeiro ele deve ser projetado para atender o requisito funcional que é segurar folhas de papéis juntas. Para tanto, ele deve exercer uma força suficiente para evitar o deslizamento de uma folha sobre a outra. Eles são, geralmente, feitos de arame de aço, embora hoje se encontre no mercado clipe de plástico. O comprimento do arame requerido para sua fabricação é cortado e então dobrado várias vezes, para dar a forma final própria. Por sua vez, o arame é feito por um processo de trefilação a frio. Neste processo a seção transversal de uma haste longa é reduzida, ao passar por uma matriz de fieira, que também confere algumas propriedades mecânicas ao material, como resistência e dureza. A haste por sua vez, é obtida por processos como a trefilação e a extrusão de um lingote. Para evitar delongas, nenhuma informação quanto ao processo de obtenção deste lingote será abordada. A fabricação de um simples clipe envolve projeto, seleção de um material adequado e de um método de fabricação para atender os requisitos de serviço do artigo. As seleções são feitas não somente com base em requisitos técnicos, mas também com base nas considerações econômicas, minimizando os custos para que o produto possa ser competitivo no mercado.
O projetista de produtos ou engenheiro projetista especifica as formas, dimensões, aparência, e o material a ser usado no produto. Primeiro são feitos os protótipos do produto. Neste estágio, é possível fazer modificações, tanto no projeto original como no material selecionado, se análises técnicas e/ou econômicas assim indicarem. Um método de fabricação apropriado é então escolhido pelo engenheiro de fabricação. A Figura 1.1 mostra um diagrama do procedimento correto para se chegar à etapa de fabricação.
Os processos de transformação de metais e ligas metálicas em peças para a utilização em conjuntos mecânicos são inúmeros e variados: você pode fundir, soldar, utilizar a metalurgia em pó ou usinar o metal afim de obter a peça desejada. Evidentemente, vários fatores devem ser considerados quando se escolhe um processo de fabricação. Como por exemplo:
• forma e dimensão da peça;
• material a ser empregado e suas propriedades;
• quantidade de peças a serem produzidas;
• tolerâncias e acabamento superficial requerido;
• custo total do processamento.
A fundição é um processo de fabricação sempre inicial, pois precede importantes processos de fabricação como usinagem, soldagem e conformação mecânica. Esses, utilizam produtos semiacabados (barras, chapas, perfis, tubos, etc.) como matéria prima que advém do processo de fundição.
Podemos dividir os processos de fabricação de metais e ligas metálicas em: os com remoção de cavaco, e os sem remoção de cavaco. A Figura 1.2 mostra a classificação dos processos de fabricação, destacando as principais operações de usinagem.
Uma simples definição de usinagem pode ser tirada da Figura 1.2 como sendo processo de fabricação com remoção de cavaco. Consultando, porém, uma bibliografia especializada pode-se definir usinagem de forma mais abrangente, como sendo: “Operação que ao conferir à peça a forma, as dimensões, o acabamento, ou ainda a combinação qualquer destes itens, produzem cavacos”. E por cavaco entende-se: “Porção de material da peça, retirada pela ferramenta, caracterizando-se por apresentar uma forma geométrica irregular”.
A usinagem é reconhecidamente o processo de fabricação mais popular do mundo, transformando em cavacos algo em torno de 10% de toda a produção de metais, e empregando dezenas de milhões de pessoas em todo o mundo.
torneamento
O torneamento é um processo mecânico de usinagem destinado a obtenção de superfícies de revolução com o auxílio de uma ou mais ferramentas monocortantes. Para tanto, a peça gira em torno do eixo principal de rotação da máquina e a ferramenta se desloca simultaneamente segundo uma trajetória coplanar com o eixo referido. Quanto à forma da trajetória, o torneamento pode ser retilíneo ou curvilíneo.
Torneamento retilíneo
Processo de torneamento no qual a ferramenta se desloca segundo uma trajetória retilínea. O torneamento retilíneo pode ser:
• Torneamento cilíndrico – Processo de torneamento no qual a ferramenta se desloca segundo uma trajetória paralela ao eixo principal de rotação da máquina. Pode ser externo (Figura 1.4 - a) ou interno (Figura 1.4 -b). Quando o torneamento cilíndrico visa obter na peça um entalhe circular, na face perpendicular ao eixo principal de rotação da máquina, o torneamento é denominado sangramento axial (Figura 1.4 -c).
• Torneamento cônico – Processo de torneamento no qual a ferramenta se desloca segundo uma trajetória retilínea, inclinada em relação ao eixo principal de rotação da máquina. Pode ser externo (Figura 1.4 -d) ou interno (Figura 1.4 -e);
• Torneamento radial - Processo de torneamento no qual a ferramenta se desloca segundo uma trajetória retilínea, perpendicular ao eixo principal de rotação da máquina.
Quando o torneamento radial visa a obtenção de uma superfície plana, o torneamento é denominado torneamento de faceamento (Figura 1.4 -f). Quando o torneamento radial visa a obtenção de um entalhe circular, o torneamento é denominado sangramento radial (Figura 1.4 -g).
• Perfilamento – processo de torneamento no qual a ferramenta se desloca segundo uma trajetória retilínea radial (Figura 1.4 -h) ou axial (Figura 1.3 -a), visando a obtenção de uma forma definida, determinada pelo perfil da ferramenta.
torneamento curvilíneo
O torneamento curvilíneo é um processo onde a ferramenta se desloca segundo uma trajetória curvilínea (Figura 1.3 -b).
Quanto à finalidade, as operações de torneamento podem ser classificadas ainda em torneamento de desbaste e torneamento de acabamento. Entende-se por acabamento, a operação de usinagem destinada a obter na peça as dimensões finais, o acabamento superficial especificado, ou ambos. O desbaste é a operação de usinagem, que precede o acabamento, visando obter na peça a forma e dimensões próximas das finais .
aplainamento
O aplainamento é um processo de usinagem destinado à obtenção de superfícies regradas, geradas por um movimento retilíneo alternativo da peça ou da ferramenta. O aplainamento pode ser horizontal ou vertical (Figuras 1.5 e 1.6). Quanto à finalidade, as operações de aplainamento podem ser classificadas ainda em aplainamento de desbaste e aplainamento de acabamento.
2 Introdução aos processos de fabricação Parte 2
furação
alargamento
rebaixamento
mandrilamento
fresamento
serramento
3 Introdução aos processos de fabricação Parte 3
brochamento
roscamento
limagem
Rasqueteamento
tamboramento
retificação
retificação tangencial
retificação frontal
brunimento
espelhamento
polimento
super acabamento
lapidação
lixamento
4 Introdução aos processos de fabricação Parte 4
Jateamento
afiação
denteamento
5 Grandezas físicas no processo de corte
Movimentos no processo de usinagem
A) Movimentos que causam diretamente a saída do cavaco:
• Movimento de corte: movimento entre a peça e a ferramenta, no qual sem o movimento de avanço, origina uma única retirada do cavaco;
• Movimento de avanço: movimento entre a peça e a ferramenta que juntamente com movimento de corte origina a retirada contínua de cavaco;
• Movimento efetivo: movimento resultante dos movimentos de corte e avanço realizado ao mesmo tempo.
B) Movimentos que não tomam parte direta na formação do cavaco:
• Movimento de aproximação;
• Movimento de ajuste;
• Movimento de correção;
• Movimento de recuo.
Direção dos movimentos e velocidade
• Direção de corte: direção instantânea do movimento de corte:
• Direção de avanço: direção instantânea do movimento de avanço;
• Direção efetiva do movimento de corte;
• Velocidade de corte (vc): velocidade instantânea do ponto de referência da aresta cortante da ferramenta, segundo a direção e sentido de corte;
• Velocidade de avanço;
• Velocidade efetiva de corte.
As Figuras 2.1, 2.2 e 2.3 mostram as direções dos movimentos de corte, de avanço e efetivo no torneamento, na furação e no fresamento.
velocidade de corte (vc):
• Para processos com movimento de rotação (torneamento, fresagem) a velocidade de corte é calculada pela equação:
Tem-se que:
d: diâmetro da peça ou ferramenta (mm);
n: número de rotações por minuto (rpm)
• Para processos com movimento retilíneo (aplainamento), a velocidade de corte é calculada pela equação:
Tem-se que:
gpm: número de golpes por minuto;
c: percurso da ferramenta.
observação
• Os valores da velocidade de corte são encontradas em tabelas fornecidas pelos fabricantes de ferramentas de corte. A Tabela 2.1 mostra os valores de velocidade de corte na faixa recomendada para ferramentas de aço-rápido;
• Os valores de rpm e gpm são ajustados nas máquinas-ferramentas antes do início da usinagem. Em máquinas de usinagem CNC os valores da velocidade de corte são inseridos nos programas e são convertidos em rpm automaticamente pelo comando da máquina.
• A velocidade de corte é o parâmetro de corte mais influente na vida da ferramenta. Fatores que influenciam na velocidade de corte:
*Tipo de material da ferramenta. Como o carbono, o metal duro, ferramentas cerâmicas, ferramentas diamantadas (PCD e PCB);
6 Grandezas físicas no processo de corte Parte 2
velocidade de avanço (Vf)
observação
7 Geometria das ferramentas de corte
Introdução
A geometria da ferramenta de corte exerce influência, juntamente com outros fatores, a usinagem dos metais. É necessário, portanto, definir a ferramenta através dos ângulos da “cunha” para cortar o material. A Figura 3.1 ilustra este princípio para diversas ferramentas.
O ângulo de cunha é dimensionado de acordo com a resistência que o material usinado oferece ao corte. Essa resistência será tanto maior quando maior for a dureza e a tenacidade do material. A Figura 3.2 exemplifica a variação do ângulo de cunha de acordo com a dureza do material. A
Somente o ângulo de cunha não garante que o material seja cortado com sucesso, outros ângulos também assumem papel importante e estão relacionados com a posição da ferramenta em relação a peça. A Figura 3.3 ilustra uma ferramenta de corte (ferramenta de plaina) com os ângulos de folga(α), e de saída(γ).
definições
As seguintes definições adotadas são necessárias para a determinação dos ângulos da cunha cortante de uma ferramenta de usinagem. As definições são mais bem compreendidas através das Figuras 3.4, 3.5 e 3.6.
Cunha de corte: é a cunha formada pelas superfícies de saída e de folga da ferramenta. Através do movimento relativo entre peça e ferramenta, formam-se os cavacos sobre a cunha de corte.
Superfície de Saída (Aγ): é a superfície da cunha de corte sobre o qual o cavaco desliza.
Superfície de folga (Aα): é a superfície da cunha de corte, que determina a folga entre a ferramenta e a superfície de usinagem. Distinguem-se a superfície principal de folga Aα e a superfície secundária de folga Aα’.
Arestas de corte: são as arestas da cunha de corte formadas pelas superfícies de saída e de folga. Deve-se distinguir a aresta principal de corte S e a aresta secundária de corte S’.
Ponta de corte: parte da cunha de corte onde se encontram a aresta principal e a aresta secundária de corte.
Ponto de corte escolhido: ponto destinado à determinação dos planos e ângulos da cunha de corte, ou seja, as definições se referem a um ponto da ferramenta, dito ponto de corte escolhido ou “Ponto de Referência”.
Planos em uma ferramenta de corte
É através destes planos que são definidos os ângulos da cunha cortante. Os principais planos são:
• Plano de Referência (Pr): passa pelo ponto de corte escolhido e é perpendicular à direção de corte. No torneamento este plano é paralelo ao plano de apoio da ferramenta;
• Plano de Trabalho (Pf): passa pelo ponto de corte contém as direções de avanço e de corte;
• Plano de Corte:
*Principal (Ps): passa pelo ponto de corte escolhido, é tangente à aresta principal de corte e perpendicular ao plano de referência da ferramenta;
*Secundário (Ps): Plano que passando pelo ponto de corte escolhido, é tangente à aresta secundária de corte e perpendicular ao plano de referência da ferramenta.
• Plano Ortogonal (ou Plano de Medida) (Po): Plano que passando pelo ponto de referência da aresta de corte é perpendicular aos planos de referência e ao plano de corte da ferramenta;
• Plano Dorsal (Pp): Plano que passando pelo ponto de corte escolhido, é perpendicular aos planos de referência da ferramenta e de trabalho;
• Plano Normal (Pn): Plano que passando pelo ponto de corte escolhido é perpendicular a aresta de corte.
A Figura 3.7 ilustra estes planos.
Ângulos medidos no plano ortogonal (Po)
A) Ângulo de saída (γ): ângulo entre a superfície de saída e o plano de referência da ferramenta. O ângulo “γ”(ângulo de saída) possui as seguintes características:
• Influi decisivamente na força e na potência necessária ao corte, no acabamento superficial e no calor gerado;
• Quanto maior for o ângulo γ menor será o trabalho de dobramento do cavaco;
• O ângulo γ depende principalmente de :
- Resistência do material da ferramenta e da peça a usinar;
- quantidade de calor gerado pelo corte;
- velocidade de avanço.
8 Geometria das ferramentas de corte Parte 2
dicas tecnológicas
Ângulos medidos no plano de referência (Pr)
Ângulo medido no plano de corte (Ps)
observação
9 Materiais para ferramenta de corte
Considerações sobre as ferramentas de corte
• A ferramenta deve ser mais dura nas temperaturas de trabalho que o metal estiver sendo usinado (“Dureza a Quente”);
• A ferramenta deve ser dura, mas não a ponto de se tornar quebradiça e de perder resistência mecânica (tenacidade);
• O material da ferramenta deve ser resistente ao encruamento (endurecimento do metal após ter sofrido deformação plástica resultante do processo de conformação mecânica) e a microsoldagem (adesão de pequenas partículas de material usinado ao gume cortante da ferramenta).
As principais propriedades que um material de ferramenta de corte deve apresentar são listadas abaixo, não necessariamente em ordem de importância. Dependendo da aplicação, uma ou mais propriedades podem se destacar.
• Alta dureza;
• Tenacidade suficiente para evitar falha por fratura;
• Alta resistência ao desgaste;
• Alta resistência à compressão;
• Alta resistência ao cisalhamento;
• Boas propriedades mecânicas e térmicas a temperaturas elevadas;
• Alta resistência ao choque térmico;
• Alta resistência ao impacto;
• Ser inerte quimicamente.
A lista à seguir refere-se à materiais para ferramenta de corte, sequenciadas de acordo com a ordem crescente que foram surgindo. A medida que se desce na lista, a dureza aumenta e tenacidade diminui.
Sabe-se que todos os materiais de engenharia apresentam uma queda de resistência com o aumento da temperatura. A Figura 4.2 mostra o comportamento da dureza dos principais grupos de ferramentas de corte com a temperatura de trabalho. Nota-se que até as ferramentas de metal duro e cerâmica têm suas propriedades reduzidas, mas numa taxa bem menor que aquelas apresentadas pelos aços-rápidos. Isto garante a aplicação destas ferramentas em condições de corte bem mais desfavoráveis que aquelas a que podem se submeter os aços-rápidos.
Considerações sobre os materiais para ferramentas de corte.
1 - Aço-carbono: utilizados em baixíssimas velocidades de corte, no ajuste de peças.
a) Comum: até 200° C (limas)
b) Com elementos de liga (V, Cr, Mo e W): até 400° C (brocas, machos, etc.)
2 - Aço-rápido: O 1° grande impulso para materiais para ferramentas de corte. Eles são indicados para operações de baixa e média velocidade de corte, dureza a quente até 600° C. Seus elementos de ligas são o W, Co, Mo, Cr e V;
3 - Ligas Fundidas: têm um elevado teor de Co, contendo também W e Cr, apresentam um bom rendimento na usinagem do FoFo, dureza a quente de 900° C.
4 - Metal duro: O 2° grande impulso, compreende o WC + Co, fabricado pelo processo de sinterização (metalurgia do pó: processo pelo qual os pós são misturados e levados à condições controladas de pressão e calor). O metal duro pode ser encontrado no mercado principalmente na forma de pastilhas intercambiáveis, sem revestimento, ou revestidas com TiC, Al2O3. Existem 3 classes de metais duros:
• Classe P: (WC + Co com adições de TiC, TaC e às vezes NbC ) aplicamos a usinagem de aços e materiais que produzem cavacos longos;
• Classe K: (WC + Co puros) usinagem do FoFo e das ligas não ferrosas que produzem cavacos curtos;
• Classe M: intermediária.
As ferramentas de cortes de metal duro operam com elevadas velocidade de corte, temperaturas até 1300°C.
5 – Cermets: Grupo intermediário entre os metais duros e as cerâmicas. Constituído por TiC e TiN e geralmente tem o Ni como elemento ligante. Devido à baixa condutividade térmica e ao alto coeficiente de dilatação, os cermets têm um baixo coeficiente de resistência ao choque térmico, bem inferior ao do metal duro. Daí a explicação do cermets só ser eficiente em baixos avanços, pequenas profundidades de corte e altas velocidades (operações de acabamento) na usinagem dos ferrosos.
6 - Cerâmicas: são constituídas basicamente de grãos finos de Al2O3 e Si3N4 sinterizados, a velocidade de corte de 3 a 6 vezes maiores que a do metal duro. Elas se dividem basicamente em dois grandes grupos:
• A base de Al2O3 (Alumina sinterizada);
10 Materiais para ferramenta de corte Parte 2
Revestimento para ferramentas de corte
11 Materiais para ferramenta de corte Parte 3
estudo dos cavacos
12 Materiais para ferramenta de corte Parte 4
13 Fluidos de corte
introdução
A busca por valores maiores de velocidade de corte sempre foi almejada em virtude de uma maior produção de peças, e isso foi possível devido ao surgimento de novos materiais de corte (metal duro, cerâmicas, ultra-duros “PCB” e “PCD”) capazes de usinar os materiais com altíssimas vc(velocidade de corte), em contrapartida grandes valores de temperaturas foram geradas na região de corte devido a um grande atrito entre a peça e a ferramenta.
O calor excessivo prejudica a qualidade do trabalho por várias razões:
1. Diminuição da vida útil da ferramenta;
2. Aumento da oxidação da superfície da peça e da ferramenta;
3. Aumento da temperatura da peça, provocando dilatação, erros de medidas e deformações.
Para resolver estes problemas surgiram fluidos de corte, que são materiais compostos por sólidos, gases e, na maioria das vezes, líquidos.
Funções dos fluidos de corte
As principais funções dos fluidos de corte são:
• Refrigeração a altas velocidades;
• Lubrificação a baixas velocidades.
Outras funções:
• Ajudar a retirar cavaco da zona de corte;
• Proteger a máquina-ferramenta e a peça da corrosão atmosférica.
Como refrigerante o fluido de corte evita que a ferramenta atinja uma temperatura elevada, tanto pela dissipação do calor (refrigeração), como também pela redução da geração de calor (lubrificação). Quando um fluido de corte é a base de água, a dissipação de calor (refrigeração) é mais importante que a redução de calor (lubrificação).
A eficiência do fluido de corte em reduzir a temperatura diminui com o aumento da velocidade de corte e da profundidade de corte .
Como lubrificante, o fluido de corte forma um filme (película) entre a ferramenta e a peça, impedindo quase totalmente o contato direto entre os mesmos. O fluido de corte pode também restringir o caldeamento (microssoldagem) de cavacos da superfície de saída da ferramenta e evitar o aparecimento da aresta postiça de corte (APC), isso quando são adicionados certos aditivos apropriados.
À baixas velocidades de corte, a refrigeração é relativamente sem importância, enquanto que a lubrificação é importante para reduzir o atrito e evitar o aparecimento de APC (aresta postiça de corte). Um fluido de corte à base de óleo seria o indicado.
À altas velocidades de corte, as condições não são favoráveis para a penetração do fluido de corte na interface cavaco-ferramenta para que ele exerça o papel lubrificante. Nessas condições a refrigeração se torna mais importante e um fluido à base de água deve ser utilizado.
Razões para se usar fluidos de corte
Usa-se os fluidos afim de obter um custo total por partes usinadas menor ou um aumento na taxa de produção.
Isto é possível devido aos benefícios que os fluidos de corte podem proporcionar, como por exemplo:
• Aumento da vida útil da ferramenta pela lubrificação e refrigeração (diminuição da temperatura);
• Redução das forças de corte devido a lubrificação e, consequentemente, redução de potência;
• Melhora do acabamento superficial;
• Fácil remoção do cavaco da zona de corte;
• Menor distorção da peça pela ação da ferramenta (controle dimensional da peça).
aditivos
Certas propriedades especiais são conferidas aos fluidos de corte por meio de aditivos, que são produtos químicos ou orgânicos. Os aditivos mais usados são:
• Antiespumantes: evitam a formação de espuma que poderia impedir a boa visão da região de corte e comprometer o efeito de refrigeração do fluido;
• Anticorrosivos: protegem a peça, a ferramenta e a máquina-ferramenta da corrosão (são produtos à base se nitrito de sódio);
• Antioxidantes: tem a função de impedir que o óleo se deteriore quando em contato com o oxigênio no ar;
• Detergentes: reduzem a deposição de iôdo, lamas e borras (composto de magnésio, bário, cálcio, etc);
14 Fluidos de corte Parte 2
Grupo dos fluidos de corte
seleção de corte
dicas tecnológicas
Direções de aplicação do fluido
Métodos de aplicação dos fluidos de corte
Manuseio dos fluidos e dicas de higiene
15 Comando numérico computadorizado (CNC)
A sigla CNC significa comando numérico computadorizado e refere-se a máquinas ferramenta comandadas por computadores. A primeira máquina-ferramenta controlada por computador foi uma fresadora. Ela surgiu em 1952 e destinava-se a usinar peças de geometria complicadas utilizadas em aviões e helicópteros. Na verdade, tratava-se de uma fresadora já existente – fabricada por uma empresa americana chamada Cincinnati – que sofreu modificações em seus componentes mecânicos e recebeu um controlador eletrônico.
Este primeiro controlador eletrônico não lembra, nem de longe, os pequenos e numerosos controladores numéricos atuais. Eles tinham várias vezes o tamanho da própria máquina, consumiam muita energia elétrica, falhavam freqüentemente e sua capacidade de cálculo era muito limitada, se comparada à tecnologia atualmente disponível.
No entanto, apesar dessas limitações, essa fresadora inaugurou a era das máquinas ferramenta CNC.
Durante cerca de oito anos, entre 1952 e 1960, a utilidade desse novo tipo de tecnologia foi testada nos mercados dos Estados Unidos e da Europa. Os usuários de máquinas-ferramenta, desconfiados da eficiência dos equipamentos e assustados com os preços elevados, não aderiram imediatamente ao novo conceito de produção. Apenas poucas indústrias, como a aeronáutica e a automobilística, tinham condições financeiras para adquirir este tipo de equipamento.
Com a redução progressiva dos custos e o aumento da capacidade de cálculo dos controladores eletrônicos, a tecnologia CNC popularizou-se entre indústrias pequenas e médias. Hoje, é praticamente impossível imaginar a indústria, principalmente os setores mecânico e metalúrgico, sem a presença de máquinas-ferramenta CNC.
Os benefícios trazidos pela aplicação de comandos numéricos e máquinas-ferramenta foram:
• Fabricação de peças de geometria mais complexas, tolerâncias dimensionais mais estreitas e melhor acabamento superficial;
• Maior repetibilidade das características do produto: já que as peças são produzidas são idênticas umas as outras, independentemente dos fatores humanos;
• Redução da fadiga dos operadores humanos, que passam a ser responsáveis apenas por tarefas de preparação programação e controles de uma grande variedade de peças, sem que para isso sejam necessários ajustes demorados no equipamento;
Contudo, o uso das máquinas CNC trouxe alguns problemas, tais como:
• Necessidade de investimentos relativamente elevados para aquisição dos equipamentos;
• Necessidade de treinamento e capacitação de mão-de-obra para a utilização de todo o potencial tecnológico das máquinas;
• Desempregos nos segmentos da indústria onde foram instaladas.
Alguns desses problemas, no entanto, poderiam ser solucionados na própria empresa. Assim, a recapacitação dos operários para novos postos de trabalho ou até sua absorção pelos próprios fabricantes dos equipamentos automáticos são soluções viáveis que dependem basicamente da política social da empresa.
Sistemas de coordenadas
Toda geometria de peça é transmitida ao comando com o auxílio de um sistema de coordenadas cartesianas.
Fresadora (centro de usinagem)
O sistema de coordenadas é definido no plano formado pelo cruzamento de uma linha paralela ao movimento longitudinal (Z) com outra paralela ao movimento transversal (X).
Para o torneamento, todo o movimento da ponta da ferramenta é descrito neste plano XZ em relação a uma origem pré-estabelecida (X0, Z0). Sendo assim, é conveniente adotar-se que X é sempre a medida do diâmetro.
Observação:
O sinal positivo ou negativo introduzido na dimensão a ser programada é dado pelo quadrante onde a ferramenta esta situada:
Sistema de coordenadas absolutas
Neste sistema, a origem é estabelecida em função da peça a ser executada, para tanto, pode-se estabelece-la em qualquer ponto do espaço facilitando a programação. Este processo denomina-se “Zero Flutuante”.
Como vimos, a origem do sistema foi fixada como sendo os pontos X0, Z0. O ponto X0 é definido pela linha de centro-árvore. O ponto Z0 é definido por qualquer linha perpendicular à linha de centro do eixo-árvore .
Durante a programação, normalmente a origem (X0, Z0) é pré-estabelecida no fundo da peça ( encosto das castanhas) ou na face da peça, conforme a ilustração que se segue:
Sistemas de coordenadas incrementais
A origem deste sistema é estabelecida para cada movimento da ferramenta. 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 que o ponto A é a origem do deslocamento para o ponto B. Após a maquina chegar ao ponto B, esse será a origem para o deslocamento até o ponto C, e assim sucessivamente.
programação
Um programa de usinagem CNC é uma lista de instruções codificadas que descrevem como a peça projetada será usinada. Cada linha do programa é chamada de bloco, e estes blocos são executados sequencialmente. Nem todos os códigos estão ainda sob controle da norma internacional ISO. Por isso, o mesmo código pode ter um significado diferente dependendo do comando (Siemens, fanuc, Mach, etc.) ou da mudança de máquina (torno e fresa). A Tabela 6.1 fornece uma lista de caracteres que vão estar presentes em um programa CNC.
Exemplo de um bloco: N20 G01 X20 Y30 Z2 F200 M03 S2000
O fabricante de máquinas de usinagem Denford (comando Fanuc) traz em seus programas termos chamados de diretivas que são usados nos programas principalmente para auxiliar na geração dos gráficos de simulação, definir o diâmetro e a altura das ferramentas.
As funções G (preparatórias) e M (miscelâneas) são funções que compõem basicamente um programa CNC. As funções “G” definem à máquina o que fazer preparando-a para executar movimentos e reconhecer unidades de medida. As funções “M” funcionam como botões liga/desliga; a exemplo temos a função M08 que tem a liga o refrigerante de corte e M09 que desliga. As Tabelas 6.2 e 6.3 mostram algumas funções G e M usadas regularmente em programas de usinagem CNC.
16 Comando numérico computadorizado (CNC) Parte 2
notas: