PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS
Engenharia Mecânica Ênfase em Mecatrônica

Trabalho de Tópicos Especiais ...
André France da Costa
César Gomes Martins Junior
Jackson Junio Pereira Tironi
Rafael de Almeida Lial
Saulo Vieira Fidelis ...
SUMÁRIO

1- Introdução.......................................................................................................
LISTA DE FIGURAS

Figura 1: Máquina CNC......................................................................................
1. INTRODUÇÃO

1.1- Objetivo

O objetivo desse trabalho consiste em aplicar a teoria de Tópicos
Especiais I na fabricação ...
Usar uma máquina CNC não significa substituir o operador por um
computador, você pode fazer qualquer coisa que se faça em ...
· Análise de custo x beneficio das máquinas elegíveis;
Neste momento conhecemos o tipo de máquina que estamos querendo.
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Em poucas palavras, para um sistema completo, do projeto à peça
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· O Comando ou Controle Numérico.
É o equipamento responsável pela interpretação do programa CNC e
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Figura 6: PLC para controle da máquina CNC

· Os servo-motores giram na velocidade e tempo necessários para que cada
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3. Desenvolvimento

3.1. Procedimento
A forma da peça escolhida pelo grupo, foi os contornos das figuras
geométricas da ba...
3.3. Desenho da peça

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3.4. Cálculos para programação no CNC

3.4.1. Cálculo da rotação para desbaste

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Como o valor encontrado supera a rotação máxima da máquina,
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M6
G54 D2 S5000 M3
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G0 X-5 Y-5 Z5
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HOLES1(5,5,0,0,60,2)
HOLES1(5,65,0,0,60,2)
MCALL

G53 G0 D0 X0 Y0 Z-116
M5
T6; ...
4. Referências Bibliográficas

[1] Máquinas CNC ou máquinas Convencionais? Mundo CNC. Disponível
em: <http://www.mundocnc....
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Fabricação de uma peça real utilizando CNC e o código G

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O objetivo desse trabalho consiste em fabricar uma peça real aplicando a teoria de Controle Numérico Computadorizado (Computer Numeric Control), ou CNC que permite o controle de máquinas na utilização principalmente em tornos e centros de usinagem, permite o controle simultâneo de vários eixos, através de uma lista de movimentos escrita num código específico (código G). O "Comando" funciona como um sistema operacional dos computadores desktops, gerenciando uma máquina a CNC, e possibilitando a comunicação com o operador/programador.

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Fabricação de uma peça real utilizando CNC e o código G

  1. 1. PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS Engenharia Mecânica Ênfase em Mecatrônica Trabalho de Tópicos Especiais I Peça no CNC André France da Costa César Gomes Martins Junior Jackson Junio Pereira Tironi Rafael de Almeida Lial Saulo Vieira Fidelis e Moura Orientador: Breno Ferreira Lizardo Belo Horizonte 2012
  2. 2. André France da Costa César Gomes Martins Junior Jackson Junio Pereira Tironi Rafael de Almeida Lial Saulo Vieira Fidelis e Moura Trabalho de Tópicos Especiais I Peça no CNC Trabalho apresentado à disciplina Tópicos Especiais I, do curso de Engenharia Mecânica Ênfase Mecatrônica da Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais. Belo Horizonte 2012
  3. 3. SUMÁRIO 1- Introdução.....................................................................................................5 1.1 Objetivo.....................................................................................................5 2- Conceituação Teórica..................................................................................5 3- Desenvolvimento........................................................................................11 3.1 Procedimento.........................................................................................11 3.2 Equipamento...........................................................................................11 3.3 – Desenho da peça.................................................................................12 3.4 – Cálculos para programação no CNC.................................................13 3.4.1. Cálculo da Rotação para desbaste............................................13 3.4.2. Cálculo da rotação de furação ..................................................13 3.4.3.Cálculo da velocidade de avanço...............................................14 3.5 – Programação em Código G................................................................14 4- Referências Bibliográficas........................................................................19
  4. 4. LISTA DE FIGURAS Figura 1: Máquina CNC....................................................................................5 Figura 2: Máquina Convencional X Máquina CNC.........................................6 Figura 3: Sistema da Máquina CNC................................................................7 Figura 4: Cinemática dos eixos da máquina CNC.........................................8 Figura 5: Interface da Máquina CNC...............................................................9 Figura 6: PLC para controle da máquina CNC..............................................10 Figura 7: Servo-motores da Máquina CNC....................................................10 Figura 8: Bandeira do Brasil...........................................................................11 Figura 9: Máquina CNC da Pucminas............................................................11 Figura 10: Desenho da peça usinada............................................................12
  5. 5. 1. INTRODUÇÃO 1.1- Objetivo O objetivo desse trabalho consiste em aplicar a teoria de Tópicos Especiais I na fabricação de uma peça real utilizando um CNC e código de instruções G. 2. Conceituação Teórica O CNC (Comando Numérico Computadorizado) é um computador dedicado ao controle de movimento dos eixos de uma máquina operatriz. O movimento de cada eixo, como veremos mais detalhadamente a seguir, é “traduzido” em grandezas numéricas por dispositivos especiais e , então, processado pelo CNC. Por sua vez, o CNC é programado com o formato da peça que deve ser usinada e , através de interfaces , comanda os servomotores para executar os movimentos coordenados. Figura 1: Máquina CNC
  6. 6. Usar uma máquina CNC não significa substituir o operador por um computador, você pode fazer qualquer coisa que se faça em uma máquina CNC em máquinas convencionais. As únicas diferenças em questão de produtibilidade são o tempo de produção e a alta repetição das peças, sendo que em alguns casos a diferença de tempos pode ser considerada infinita, pois a complexidade das peças pode exigir um empenho sobre-humano do operador. Figura 2: Máquina Convencional X Máquina CNC Neste sentido, hoje em dia, possuir máquinas convencionais ou CNC, esta diretamente relacionada entre ter perspectivas ou não para o futuro. Outro ponto importante é o fato que as máquinas CNC estão tendo seus preços reduzidos pelo próprio aumento da demanda. O lucro é certo, se toda estratégia for bem estipulada. Tal planejamento exige estudos de: · Pesquisa do tipo de máquina que o mercado ou a própria empresa anseia: Empresas que fornecem exclusivamente serviço de usinagem precisam estar atentas aos anseios de seus consumidores, tais como complexidade geométrica, precisão, tamanho e tempo de resposta das peças, exigidos por eles assim como volume de produção dos mesmos.
  7. 7. · Análise de custo x beneficio das máquinas elegíveis; Neste momento conhecemos o tipo de máquina que estamos querendo. Precisamos então estudar o que o mercado nos oferece a esse respeito, as máquinas disponíveis ou até adaptáveis as nossas necessidades, analisar enfim os custos e benefícios de cada item do mercado que se encaixem em nossas necessidades. · Assistência apropriada à implantação desta tecnologia. Talvez este item seja o mais importante e deveria constar como coadjuvante dos outros itens, pois quando uma empresa pretende ampliar seus horizontes munindo-se de tecnologias avançadas, é importante que pessoas experientes no ramo sejam consultadas, pois isto pode, sem dúvida, ser a diferença entre o lucro e o prejuízo. O sistema da máquina CNC Figura 3: Sistema da Máquina CNC
  8. 8. Em poucas palavras, para um sistema completo, do projeto à peça pronta em máquina CNC, torna-se necessária a aquisição e implantação de alguns sistemas que se integrem e facilitem a flexibilização do sistema como um todo, são eles: - Sistema de programação CNC - CAD/CAM - Sistema de simulação - Manufatura Digital - Pós-processador - Sistema DNC - gerenciamento e transferência de programas (rede) para a máquina Todos estes sistemas, hardware e software, precisam ser compatíveis. Além dos recursos físicos e eletrônicos descritos no sistema macro acima, é muito importante a preparação dos recursos humanos, visto que esta tecnologia exige pessoal especializado, no projeto, programação, operação e serviços de suporte. Constituição básica de uma máquina CNC: · A máquina em si. É a parte mecânica, o que antes era a máquina convencional, ou ainda conhecida por alguns como a cinemática do CNC. Figura 4: Cinemática dos eixos da máquina CNC
  9. 9. · O Comando ou Controle Numérico. É o equipamento responsável pela interpretação do programa CNC e tradução em comandos que são enviados ao PLC aos microswitches para acionamento dos eixos. É ainda responsável pelo gerenciamento da interface da máquina com o operador - display, botões, acionadores, etc. Figura 5: Interface da Máquina CNC · Os PLCs auxiliam os controles nos cálculos matemáticos, controlador lógico programável, também chamado CLP ou controlador programável, é um dispositivo de computador que controla equipamentos em oficinas industriais. Em um sistema de controle industrial tradicional, todos os dispositivos de controle são enviados eletrônica e diretamente de um para outro de acordo com como é suposto que o sistema opera.
  10. 10. Figura 6: PLC para controle da máquina CNC · Os servo-motores giram na velocidade e tempo necessários para que cada eixo atinja os valores de posição e velocidades, estipulados em cada bloco do programa CNC. Figura 7: Servo-motores da Máquina CNC Assim, todos estes sistemas funcionando sincronizados formam a máquina CNC.
  11. 11. 3. Desenvolvimento 3.1. Procedimento A forma da peça escolhida pelo grupo, foi os contornos das figuras geométricas da bandeira do Brasil, ou seja, o quadrado, o losango, a circunferência e a faixa branca onde é escrita a frese ordem e progresso. Figura 8: Bandeira do Brasil 3.2. Equipamento A máquina CNC utilizada para usinagem da peça, está localizada na PUC – Minas Campus Coração Eucarístico, prédio 10 no centro de usinagem. Figura 9: Máquina CNC da Pucminas
  12. 12. 3.3. Desenho da peça Figura 10: Desenho da peça usinada
  13. 13. 3.4. Cálculos para programação no CNC 3.4.1. Cálculo da rotação para desbaste Para o cálculo da rotação de desbaste, tomamos com referência uma velocidade de corte de 900 m/min, uma vez que a velocidade máxima é de 1000 m/min. Assim utilizando a velocidade de corte como 900 m/min e o diâmetro da fresa como sendo de 20 mm, temos: 𝑛= 𝑉𝑐 .1000 𝜋𝑑 .:. 𝑛= 900.1000 𝜋.20 .:. 𝑛 = 14 324 rpm De modo similar, calculando a rotação de desbaste para uma fresa ou macho m6 de 6 mm de diâmetro, temos: 𝑛= 𝑉𝑐 .1000 𝜋𝑑 .:. 𝑛= 900.1000 𝜋.6 .:. 𝑛 = 47 747 rpm Como os valores encontrados superam a rotação máxima da máquina, vamos utilizar a rotação máxima do equipamento para execução do desbaste do material, ou seja: 𝒏 = 5000 rpm 3.4.2. Cálculo da rotação de furação Para o cálculo da rotação de furação, tomamos com referência uma velocidade de corte de 90 m/min, uma vez que a velocidade máxima é de 100 m/min. Assim utilizando a velocidade de corte como 90 m/min e o diâmetro da broca como sendo de 5 mm, temos: 𝑛= 𝑉𝑐 .1000 𝜋𝑑 .:. 𝑛= 90.1000 𝜋.5 .:. 𝑛 = 5730 rpm
  14. 14. Como o valor encontrado supera a rotação máxima da máquina, optamos novamente pela utilização da rotação máxima do equipamento para furação do material, ou seja: 𝒏 = 5000 rpm 3.4.3. Cálculo da velocidade de avanço Para o cálculo da velocidade de avanço, tomamos com referência uma velocidade de avanço de 0,35 mm/dente, uma vez que a velocidade máxima de avanço é de 0,4 mm/dente. Assim utilizando a velocidade de corte como 0,35 mm/dente, utilizando uma ferramenta com 2 arestas de corte e rotação máxima do equipamento, temos: 𝑉𝑓 = 𝐹. 𝑍. 𝑛 .:. 𝑉𝑓 = 0,35.2.5000 .:. Vf = 3500 mm /min Para a furação, o avanço varia entre 0,01 até 0,2 mm /dente, optamos por uma valor de 0,15 mm /dente e a rotação máxima do equipamento, temos: 𝑉𝑓 = 𝐹. 𝑛 .:. 𝑉𝑓 = 0,15.5000 .:. Vf = 750 mm /min 3.5. Programação em Código G G17 G71 G94 G90 T2; fresa de 6mm G53 D0 Z-116 T4; fresa de 20mm T4; fresa Ø 20mm T5; broca de 5mm
  15. 15. M6 T6; broca de 6mm G54 D4 5500 M3 G0 X-5 Y-5 Z5 CONTORNO: G41 Z=IC(-2) X0 Y0 X0 Y70 X70 Y70 X70 Y0 X0 Y0 FIM REPEAT CONTORNO FIM P5 CYCLE71 (5,0,2,-2,0,0,70,70,0,2,18,5,0,2000,11) POCKET2(5,-2,2, ,2,18,35,35,750,3500,2,2,0.3,0,1,2000,3500) D0 X-15 Y-15 Z-2
  16. 16. INICIO: G1 Z=IC(-2) X35 Y-10 G91 X45 Y45 X-45 Y45 X-45 Y-45 X45 Y-45 X0 Y-15 X60 Y60 X-60 Y60 X-60 Y-60 X60 Y-60 G90 X0 Y0 X-15 Y70 X0 Y85 X70
  17. 17. Y70 X85 Y0 X70 Y-10 X35 FIM REPEAT INICIO FIM P2 Z5 G53 G0 D0 X0 Y0 Z-116 M5 T2: Fresa Ø6mm M6 G54 D2 S5000 M3 G0 X-5 Y-5 Z5 SLOT2 (5,-4,2, ,2,1,90,9,35,35,10,45,3500,4477, ,2,2,0.3,0,1,3000,3500) G53 G0 D0 X0 Y0 Z-116 M5 T5; broca de 5mm G54 D5 S5000 M3
  18. 18. G0 X-5 Y-5 Z5 MCALL CYCLE82 (5,-6,2, ,6,1) HOLES1(5,5,0,0,60,2) HOLES1(5,65,0,0,60,2) MCALL G53 G0 D0 X0 Y0 Z-116 M5 T6; macho M6 M6 G54 S5000 M3 MCALL CYCLE84 (5,-6,2, ,4,1,3,6, ,5000,5000) HOLES1 (5,5,0,0,60,2) HOLES1(5,65,0,0,60,2) MCALL G3 G0 D0 X0 Y0 Z-116 M5 M30
  19. 19. 4. Referências Bibliográficas [1] Máquinas CNC ou máquinas Convencionais? Mundo CNC. Disponível em: <http://www.mundocnc.com.br/avan4.php> Acesso em 24 Maio 2012

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