1IPCB 2005/06 H.F. 1
Controlo Numrico Computorizado
Conceitos de programao de CNCs(mtodo manual)
Processos Tecnolgicos
IPCB 2005/06 H.F. 2
Sumrio
Controlo Numrico
Sistema de coordenadas Controlo de movimento
Pontos referncia e pontos zero Estrutura de um programa CN
Eixos de translao e rotao
Processos Tecnolgicos
2IPCB 2005/06 H.F. 3
Processos Tecnolgicos
Controlo Numrico
Controlo Numrico
uma forma de automao programvel em que o equipamento de processamento controlado a partir de informaes numricas ou alfa-numricas, definidas manualmente ou atravs de um programa
O programa descreve a geometria do movimento Modificar operao implica alterar programa Grande rapidez na execuo do trabalho Preciso da execuo independe da habilidade do operador
IPCB 2005/06 H.F. 4
Processos Tecnolgicos
Aumento da produtividade das mquinas
Flexibilidade
Preciso
Reduo de Controlos
Viabilidade de fabricao
Segurana
Controlo Numrico
3IPCB 2005/06 H.F. 5
Controlo Numrico: Evoluo
O controlo numrico convencional era feito por comando electrnico no microprocessado e sem capacidade de memria, o que tornava o sistema pouco flexvel
DNC (Direct Numerical Control, anos 60), sistema de fabrico no qual um conjunto de mquinas controlado por um computador central, atravs de uma ligao directa e em tempo real
CNC (Computer Numerical Control, anos 70), sistema NC que utiliza um micro-computador como unidade de controlo de uma mquina (ferramenta)
Processos Tecnolgicos
IPCB 2005/06 H.F. 6
Controlo Numrico DNC
Processos Tecnolgicos
Memria
Computador Central
Mq. NC Mq. NC Mq. NC
4IPCB 2005/06 H.F. 7
Sistema CNC
Processos Tecnolgicos
Operador MquinaINTERFACE PROCESSADOR INTERFACE
COMANDO CNC
Clculos
Combinaes lgicas
Dados do programa CN
Manipulao da memria
Programa de instrues Unidade de controlo Equipamento de processamento
IPCB 2005/06 H.F. 8
Elementos do Comando
Processos Tecnolgicos
PAINEL
Esquema de funcionamento do Comando dos eixos [4]
MEM
R
IA
Mic
ropr
oces
sado
res
Desejado Real
COMANDO DE INTERFACE DE
ACCIONAMENTO DOS EIXOS
CIRCUITO DE
POTNCIA
ACCIONAMENTO DOS EIXOS
SISTEMA DE MEDIO
Informao relevante associada ao
posicionamento actual da ferramenta
Impulso emitido
COMANDO CNC MQUINA
5IPCB 2005/06 H.F. 9
Controlo Numrico
Processos Tecnolgicos
Tipos de sistemas de armazenamento e transmisso de dados [4]
Fita perfurada
Fita magntica
Disquete
DNC RS232
IPCB 2005/06 H.F. 10
Tipos de comando CNC
Processos Tecnolgicos
Controlo Ponto a Ponto
Posicionamento da ferramenta em pontos sucessivos onde se vo efectuar operaes de maquinagem.
Controlo de Percurso ou Paraxial
Para alm do posicionamento rpido, existe a possibilidade de realizar um deslocamento paralelo aos eixos de coordenadas com velocidadede maquinagem controlada, accionando um eixo de cada vez.
Controlo Contnuo ou de Trajectria
Este sistema permite executar uma trajectria perfeitamente definida, tanto na sua forma como na velocidade de avano.
6IPCB 2005/06 H.F. 11
Tipos de comando CNC
Processos Tecnolgicos
Controlo de percurso Controlo de trajectria
Controlo de percurso vs Controlo de Trajectria [4]
IPCB 2005/06 H.F. 12
Controlo Ponto a Ponto
Maquinao em pontos especficos S existe controlo de posio final da ferramenta O percurso da ferramenta no objecto de especificao Deslocamentos efectuados em movimento rpido
Processos Tecnolgicos
Controlo Ponto a Ponto
Posio inicialy
X
1
2
3
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Controlo contnuo ou de Trajectria
Percurso da ferramenta especificado no programa Controlo simultneo de um ou mais eixos continuamente Controlo de posio e velocidade da ferramenta
Controlo de Trajectria
Processos Tecnolgicos
Posio inicialy
X
1
3 4
25
67
IPCB 2005/06 H.F. 14
Sistema de coordenadas de algumas mquinas CNC
Eixos de maquinao, fresa e torno [1]
Processos Tecnolgicos
8IPCB 2005/06 H.F. 15
Peas de revoluo (torno) [1]Movimentos lineares (fresadora) [1]
Processos Tecnolgicos
Sistema de coordenadas de algumas mquinas CNC
IPCB 2005/06 H.F. 16
Sistema de coordenadas
Eixos de Translao Principais : X, Y, Z Eixos de Translao Secundrios : U, V, W Eixos de Rotao (coordenadas angulares) : A, B, C
Eixos de Translao e Rotao
Processos Tecnolgicos
Interoperabilidade dos suportes de programao
Programao permutvel a todos os nveis, desde que as mquinas sejam do mesmo tipo
Existem numerosas razes para imposio de normas restritas na nomenclatura dos eixos de um mquina-ferramenta CNC:
9IPCB 2005/06 H.F. 17
Sistema de coordenadas
A geometria da pea pode ser descrita atravs da determinao do posicionamento relativo dos seus pontos no sistema de eixos ortogonais
x +
y +P4 P3
P2
P1P5
Obteno das coordenadas de um contorno a partir da cotagem [4]
40
30
30
50
Processos Tecnolgicos
IPCB 2005/06 H.F. 18
A ferramenta de corte deve posicionar-se com preciso na rea de trabalho. Para que tal acontea, o mdulo de controlo da mquina executa um clculo interno denominado de interpolao
Deslocamentos e posicionamentos
Interpolao linearEspecificam-se os pontos final, inicial e velocidade de avano
P1 P2
P3
10 15 15
8
P1 = 0, 0
P2 = 15, 0
P3 = 15, 8
(#Pontos definidos na forma de medidas relativas ou Incrementais)
Processos Tecnolgicos
12
10
IPCB 2005/06 H.F. 19
Posicionamento (Movimento Rpido)
SINTAXE: G00 X45.0 Y10.0 Z16.0
Sistemas de posicionamento [4]
Processos Tecnolgicos
x +
y +Xf;Yf
Xi;Yi
y + Xf;Yf
Xi;Yi
y + Xf;Yf
Xi;Yi
x + x +1 Sistema 2 Sistema 3 Sistema
IPCB 2005/06 H.F. 20
Deslocamentos e posicionamentos
Interpolao circularNa interpolao o comando CNC calcula uma srie de pontos que constituem uma curva, com determinado raio de ligao entre os pontos inicial e final
a) Programao com raio
CW ou CCW
R
x+
y+
Pi
Pf
C
Processos Tecnolgicos
Programao do raio [4]
11
IPCB 2005/06 H.F. 21
Deslocamentos e posicionamentos
b) Programao pelo Centro da Circunferncia
A atribuio do valor dos termos I, J, K pode variar de acordo com o tipo de controlo utilizado na mquina. Tipicamente indicam-se as coordenadas relativas que definem o vector de distncia entre o ponto de incio e o ponto de centro do arco programado.
Processos Tecnolgicos
I
X+
Y+
Pi
Pf
CJ
r
Programao das coordenadas do centro do arco [4]
IPCB 2005/06 H.F. 22
Deslocamentos e posicionamentos
SINTAXE: G02 X12.0 Y8.0 Z34.0 I4.0 J5.6 K5.8 F3
G03 X52.8 Y4.0 Z31.0 R25.0 F5
Processos Tecnolgicos
I
x+
y+
Pinicial
Pfinal
CJ
r
Interpolao circular, sintaxe [4]
CW ou CCW
R
x+
y+
Pinicial
Pfinal
C
12
IPCB 2005/06 H.F. 23
PontosZero e pontos de referncia
Ponto-zero da mquina
Ponto-referncia da mquina
Ponto-zero pea
Ponto-referncia da ferramenta
Referncias na maquinao
Processos Tecnolgicos
IPCB 2005/06 H.F. 24
PontosZero e pontos de referncia
O Ponto-zero da mquina a origem do sistema de coordenadas da mquina e o ponto inicial para todos os demais sistemas de coordenadas
Exemplo da localizao do ponto-zero mquina num torno [1]
Ponto-zero mquina (definido pelo fabricante)
Processos Tecnolgicos
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IPCB 2005/06 H.F. 25
PontosZero e pontos de referncia
Exemplo da localizao do ponto-zero mquina numa fresa [1]
Ponto-zeromquina
x +
y +z +
Processos Tecnolgicos
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PontosZero e pontos de referncia
Ponto de referncia da mquina usado para aferio e realinhamentodo sistema de medio dos eixos da mquina
X +
Z +
Exemplo da localizao do ponto-referncia mquina num torno [1]
Ponto-referncia mquina Geralmente localizado fora da
rea de trabalho, as suas coordenadas possuem sempre o mesmo valor em relao ao
ponto-zero mquina.
Processos Tecnolgicos
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IPCB 2005/06 H.F. 27
PontosZero e pontos de referncia
Ponto-zero Pea o ponto de referncia, dentro da rea de trabalho definida para a maquinao da pea
Exemplo, localizao possvel do ponto-zero no caso de peas para tornos [1]
X +
Z +
Ponto-zeroPea
Ponto-zeromquina
Processos Tecnolgicos
IPCB 2005/06 H.F. 28
PontoZero Pea
O ponto-zero pea deve ser definido no desenho tendo como base determinados fundamentos prticos
Deve situar-se dentro da rea de trabalho da mquina
A sua colocao deve ser feita de tal forma que permita de uma forma fcil passar das cotas do desenho para valores de coordenadas
Deve evitar-se ao mximo a inverso de sinais do valor das coordenadas, pois pode provocar problemas
Processos Tecnolgicos
15
IPCB 2005/06 H.F. 29
Exemplo: Referncias na maquinao
Exemplo: Ponto-zero mquina e ponto-zero pea (maquinao fresa) [4]
x +
y +
Y
Y+
X+
X
10
7.5
Ponto-zeromquina
Ponto-zeropea
Processos Tecnolgicos
IPCB 2005/06 H.F. 30
PontosZero e pontos de referncia
O ponto-referncia ferramenta
Diferentes forma e medidas Inserir forma e dimenses exactas Compensao do raio da ponta da ferramenta
Em termos de programao, considera-se que os deslocamentos efectuados pela ferramenta so representados pelos movimentos do seu ponto-referncia
Ponto de referncia da ferramenta
Processos Tecnolgicos
16
IPCB 2005/06 H.F. 31
Estrutura de um programa
Bloco
Bloco
Bloco
Sequncia de movimento da
ferramenta
Bloco :
N_ G_ X_ Y_ Z_ I_J_K_U_V_W_P_Q_R_ F_ S_ T_ M_ ;
Programa
Spindle Speed
FeedNum. sequncia
Funo preparatria
Ferramenta
Funo auxiliar
Fim do bloco
Parmetros do cdigo G
Processos Tecnolgicos
IPCB 2005/06 H.F. 32
Termos da Programao CN
Funes preparatrias (G00 a G99) Tipo de trajectria Correces de ferramenta Unidades do sistema (milmetros, polegadas)
Convm mencionar que, algumas funes tm indicaes diferentes conforme o tipo de controlador e mquina que esto a ser usados
Processos Tecnolgicos
Paragens do programa (M02/M30) Sentido de rotao da rvore principal (M03 - CW, M04 - CCW) Mudana de ferramenta (M06) Ligar/desligar determinadas funes (M08, M09 - refrigerao)
Funes auxiliares (funes complementares)
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IPCB 2005/06 H.F. 33
Regras de precedncia
Dentro do programa
N10 G21 ; (Define sistema mtrico)
N15 G00 X10.0 Z12.0 ; (Posicionamento rpido)
Uma funo tem prioridade sobre as outras quando ela pr-requisito para a definio de outras funes. Por exemplo a funo preparatria que define o sistema de coordenadas a ser usado deve preceder naprogramao as funes de posicionamento
Dentro do Bloco
Processos Tecnolgicos
IPCB 2005/06 H.F. 34
Regras Bsicas de Implicaes de Memria
Funes Modais
N10 G21 ; (funo modal)
N15 G00 X10.0 Z12.0 ; (funo modal)
N20 G04 (...); (temporizao - funo no modal)
Uma vez programadas permanecem na memria do comando com validade para todos os blocos posteriores, esto activas at seremcanceladas por outras funes
Funes No ModaisFunes que apenas so vlidas no bloco em que so inseridas
Processos Tecnolgicos
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IPCB 2005/06 H.F. 35
Funes Preparatrias (Cdigo G) Torno
G50 Ponto zero da programaoEx: G50 X0 Z0 , definio do zero-pea (coordenada actual da ferramenta passa a ser a especificada, neste caso ponto 0,0)
G90, G91 Comando absoluto ou incrementalPermitem seleccionar se o valor das coordenadas dos pontos so em relativo a um ponto zero ou em relao a pontos consecutivos
G90 Comando absoluto G91 Comando Incremental
Nota: Este sistema mais utilizado nas fresadoras uma vez que no caso dos tornos, as coordenadas relativas so programadas atravs dos termos U e W
Processos Tecnolgicos
IPCB 2005/06 H.F. 36
Funes Preparatrias (Cdigo G) Torno
G00 Posicionamento rpido (Ver exemplo no slide seguinte) Posicionamento em qualquer ponto da rea de trabalho Posicionamento independente para cada eixo Geralmente a ferramenta no se movimenta em linha recta
G01 Interpolao linearMovimento em linha recta da ferramenta para qualquer ponto da rea de trabalho com uma velocidade (mm/min ou rot/min) de avano especificada pelo utilizador
N_ G01 X(U)_ Z(W)_ F(f)
Processos Tecnolgicos
19
IPCB 2005/06 H.F. 37
Exemplo: Posicionamento rpido
Coordenadas absolutas Coordenadas Incrementais
N10 G00 X30.0 Z70.0 ; N10 G00 U-10.0 W-40.0 ;
70 40
z+
x+
30
20
Em geral as coordenadas X so sempre em dimetro (torno)
Independente do dimetro
Processos Tecnolgicos
IPCB 2005/06 H.F. 38
Funes Preparatrias (Cdigo G) Torno
G01 X(U)_ Z(W)_ F(f)
Pi (5, 30)
Pf (20, 5)
z+
x+
Em coordenadas absolutas G01 X5 Z30 F20
Em coordenadas relativas G01 U15 W-25 F20
Processos Tecnolgicos
20
IPCB 2005/06 H.F. 39
Funes Preparatrias (Cdigo G) Torno
Seleco do sistema de unidades (coordenadas) G21 Sistema Mtrico G20 Sistema Imperial (inch)
G99/G98 Velocidade de avano da ferramentaEx:
N10 G21 G99 (mm/rot )
N15 G21 G98 (mm/min)
N10 G20 G99 (inch/rot )
N15 G20 G98 (inch/min)
Processos Tecnolgicos
IPCB 2005/06 H.F. 40
Funes Preparatrias (Cdigo G) Torno
G03/G03 Interpolao CircularA interpolao circular permite programar o deslocamento da ferramenta ao longo de um arco de circunferncia gerado pelo sistema de controlo
G02(03) X(U)_ Z(W)_ R(I,K)_ F_
Coordenadas finais Raio do arco
I - Vector de posio do centro do arco medido sobre o eixo X
K - Vector de posio do centro do arco medido sobre o eixo Z
G02 - CW
G03 - CCW
Processos Tecnolgicos
21
IPCB 2005/06 H.F. 41
Funes Preparatrias (Cdigo G) Torno
....
G21 G90
.....
G03 X100.0 Z140.0 K-60.0 F3 ;
G02 X60.0 Z90.0 K-50.0 ;
ou
....
G21 G91
....
G03 U60.0 W-60 R60.0 F3 ;
G02 U-40.0 W-50 R50.0 ;
20014090
4060
100
Z +
X +
CCW
CW
0
R60R50
Exemplo de movimento circular da ferramenta
Processos Tecnolgicos
IPCB 2005/06 H.F. 42
Exerccio
200150
130
Z +
X +
CCW
CW
0 11030
50
180Posio da ferramenta
(Considere as cotas do desenho em mm)
250
Processos Tecnolgicos
22
IPCB 2005/06 H.F. 43
Exerccio Torno
N20 G90 G21 G98 ;
N25 G00 X0.0 Z200.0 ;
N30 G03 X50.0 Z150.0 K-50.0 F5 ;
N35 G01 Z110.0 ;
N40 G02 X130.0 Z30.0 I50.0 F4;
N45 G01 Z0.0 ;
N50 G00 X180.0 Z250.0 ;
N55 M30 ;
Processos Tecnolgicos
IPCB 2005/06 H.F. 44
Exerccio
Processos Tecnolgicos
y
R8 30.0
93.0
R50
10.0
10.0
15.0
68.0 10.0
x
23
IPCB 2005/06 H.F. 45
Referncias bibliogrficas
[1] Apontamentos aulas tericas de CFF Prof. Alfredo Martins (ISEP)
[2] Apontamentos aulas tericas de CFF Prof. Lino Figueiredo (ISEP)
[3] Introduo ao controlo numrico, Prof. Joo Paulo P. Marciano
[4] CNC Conceitos fundamentais, Carlos Relvas, Publindstria 2002
Processos Tecnolgicos