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2. Máquinas CNC
Este texto introduz o leitor aos conceitos de máquinas ferramentas com controle numérico.
CONTROLE DE MÁQUINAS
O homem sempre criou utensílios para facilitar sua vida. À medida que aumentava seu conhecimento dos fenômenos da natureza, crescia também a complexidade desses utensílios, que evoluíram até se tornarem máquinas. Para tornear uma peça, por exemplo, partimos de dispositivos rudimentares, progredimos por meio de tornos mecânicos manuais, tornos acionados por motores elétricos, tornos automáticos com controle mecânico, tornos computadorizados e chegamos às chamadas células de torneamento, uma verdadeira minifábrica de peças torneadas.
Evolução do processo de torneamento
Todas as máquinas devem ter seu funcionamento mantido dentro de condições satisfatórias, de modo a atingir com êxito o objetivo desejado. A forma primitiva de controle é a manual. O homem, por meio de seu cérebro e seu corpo, controla as variáveis envolvidas no processo. No caso do torno mecânico, por exemplo, de acordo com o material a ser usinado, o torneiro seleciona a rotação da placa, o avanço a ser utilizado, a quantidade de material a ser removido, e verifica se vai utilizar ou não fluido de corte etc. O torneiro é o controlador do torno mecânico. Com um instrumento de medição, ele verifica a dimensão real da peça. A informação chega ao seu cérebro através dos olhos. Também através dos olhos, o cérebro recebe informações da dimensão desejada, contida no desenho da peça. No cérebro, ambas as informações são comparadas: a dimensão desejada e a dimensão real. O resultado dessa comparação – o desvio – é uma nova informação, enviada agora através do sistema nervoso aos músculos do braço e da mão do torneiro. O torneiro, então, gira o manípulo do torno num valor correspondente ao desvio, deslocando a ferramenta para a posição desejada e realizando um novo passe de usinagem. A seguir, mede novamente a peça e o ciclo se repete até que a dimensão da peça corresponda à requerida no desenho, ou seja, até que o desvio seja igual a zero.
Mas o homem percebeu que quando tinha que usinar várias peças iguais, o trabalho tornava-se monótono e cansativo. Repetir diversas vezes as mesmas operações, além de ser desestimulante, é perigoso, pois a concentração e atenção do operador da máquina diminuem ao longo do dia. O ideal seria se o torno pudesse funcionar sozinho. Bastaria ao operador supervisionar o trabalho, corrigindo algum imprevisto surgido durante o processo. Assim, o controle manual, exercido pelo homem, foi substituído pelo controle mecânico. Esse controle era realizado por meio de um conjunto de peças mecânicas, constituído principalmente de cames. Todos esses componentes mecânicos tinham a função de transformar a rotação de um motor elétrico numa seqüência de movimentos realizados pela ferramenta.
TORNOS MECÂNICOS → TORNOS AUTOMÁTICOS COM CONTROLE MECÂNICO → TORNOS COMPUTADORIZADOS → CÉLULAS DE TORNEAMENTO
Torno com controle mecânico
A existência desse controle mecânico fez com que a máquina conseguisse maior independência em relação ao ser humano. Ela passou a ser uma máquina automática. O importante fator que forçou os meios industriais a buscar esta automatização, foi a segunda guerra mundial. Durante a guerra, necessitavam-se de muitos aviões, tanques, barcos, navios, armas, caminhões, etc., tudo em ritmo de produção em alta escala e grande precisão, pois a guerra estava consumindo tudo, inclusive a mão de obra. Grande parte da mão de obra masculina especializada utilizada pelas fábricas foi substituída pela feminina, o que na época implicava na necessidade de treinamento, com reflexos na produtividade e na qualidade. Era o momento certo para se desenvolver máquinas automáticas de grande produção, para peças de precisão e que não dependessem da qualidade da mão de obra aplicada. Mas ainda havia um problema a ser solucionado. A cada novo tipo de peça, os cames precisavam ser trocados por outros com perfis diferentes. Os demais componentes da máquina precisavam ser novamente ajustados. Tudo isso era trabalhoso e demorado. A máquina, sem dúvida, era automática, mas adaptá-la a um novo serviço exigia muitas modificações. Era uma máquina “rígida”. Era necessário uma máquina “flexível”, capaz de se adaptar facilmente a uma mudança no tipo de peça a ser produzida. Esse problema ficou sem solução até o desenvolvimento dos computadores na década de
- Os computadores, entre outros benefícios, possibilitaram à indústria automatizar suas máquinas de uma maneira que pudessem se adaptar mais facilmente a uma mudança no tipo de produto. Além de automáticas, finalmente estas eram máquinas flexíveis. Os computadores utilizados para controlar movimentos de máquinas receberam um nome especial: comandos numéricos computadorizados ou controles numéricos computadorizados. Abreviadamente, CNC. A primeira implementação de um sistema deste tipo surgiu em 1949 no laboratório de Servomecanismo do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), com a união da Força Aérea Norteamericana (U.S. Air Force) e a empresa Parsons Corporation of Traverse City, Michigan. Foi adotada uma fresadora de três eixos, a Hydrotel, da Cincinnati Milling Machine Company, como alvo das novas experiências. Os controles e comandos convencionais foram retirados e substituídos pelo comando numérico, dotado de leitora de fita de papel perfurado, unidade de processamento de dados e servomecanismo nos eixos. Após testes e ajustes, a demonstração prática da máquina ocorreu em março de 1952, e o relatório final do novo sistema somente foi publicado em maio de 1953. Naquela época, o comando numérico era muitas vezes maior que a própria máquina. Falhava freqüentemente e possuía uma capacidade de cálculo ridícula quando comparado aos atuais CNC. Após este período, a Força Aérea Norteamericana teve um desenvolvimento extraordinário, pois as peças complexas e de grande precisão, empregadas na fabricação das aeronaves, principalmente os aviões a jato de uso militar, passaram a ser produzidos de forma simples e rápida, reduzindo-se os prazos de entrega do produto desde o projeto até o acabamento final. A cada ano, foi incrementada a aplicação do CN, principalmente na indústria aeronáutica. Em 1956 surgiu o trocador automático de ferramentas, mais tarde em 1958, os equipamentos com controle de posicionamento ponto a ponto e a geração contínua de contornos, que foram melhorados por este sistema em desenvolvimento. A partir de 1957, houve nos Estados Unidos, uma grande corrida na fabricação de máquinas comandadas por CN, pois os industriais investiam até então em adaptações do CN em máquinas convencionais. Este novo processo foi cada vez mais usado na rotina de manufatura, que a partir deste ano, com todos os benefícios que haviam obtido deste sistema, surgiram novos fabricantes que inclusive já fabricavam seus próprios comandos. Devido ao grande número de fabricantes, começaram a surgir os primeiros problemas, sendo que o principal, foi a falta de uma linguagem única e padronizada. A falta de padronização era bastante sentida em empresas que tivessem mais de uma máquina de comandos, fabricados por diferentes fornecedores, cada um deles tinha uma linguagem própria , com a necessidade de uma equipe técnica especializada para cada tipo de comando, o que elevava os custos de fabricação. Em 1958, por intermédio da EIA
obedecer às instruções descritas por esses códigos. Se fôssemos traduzir para o português, as linhas acima diriam algo assim:
O2000 .............. Esse programa foi batizado com o número 2000. T05 .................. Trabalhe com a ferramenta número 5. G97 S1200........ A rotação da placa será igual a 1.200 rpm. M3 ................... Ligue a placa no sentido horário (olhando-se da placa para a contraponta). M8 ................... Ligue o fluido de corte. G0 X20. Z2.0 ... Desloque a ferramenta, com o maior avanço disponível na máquina, para o ponto de coordenadas X = 20 mm e Z = 2 mm.
Com o programa em sua memória, cabe ao comando numérico executá-lo, fazendo com que a máquina obedeça às instruções. Mas como isso ocorre? Você se lembra do controle manual realizado pelo torneiro ao operar um torno mecânico? Bem, vamos então estudar como transformar esse controle num controle numérico. A primeira coisa é substituir o cérebro do torneiro por um comando numérico. Em seguida, precisamos de algum dispositivo que seja capaz de saber quanto a máquina se deslocou. Assim, seremos capazes de controlar as dimensões da peça. Portanto, devemos substituir o instrumento de medição utilizado no controle manual por um sensor de posição. Um encoder rotativo, por exemplo. Finalmente, para movimentar a máquina não podemos mais contar com o operador. Seus músculos, braço, mão, bem como o manípulo da máquina, serão substituídos por um servomotor de corrente alternada. Agrupando-se os novos componentes, podemos observar a malha de controle da máquina.
Malha de controle numérico
MÁQUINAS CONTROLADAS NUMERICAMENTE
Geralmente, quando falamos em máquinas CNC estamos nos referindo a máquinas- ferramenta. No entanto, as máquinas-ferramenta correspondem apenas a um tipo de máquina CNC. Assim, apesar de os comandos numéricos serem tradicionalmente usados em máquinas-ferramenta, essa não é sua única aplicação. Em princípio, qualquer máquina que deva ter seu posicionamento, velocidade e aceleração controlados pode ser automatizada por meio deste tipo de controle. Portanto, máquinas controladas numericamente também podem ser encontradas nas indústrias têxtil, alimentícia, de embalagens, calçados, plásticos etc. Como já vimos, um comando numérico tem a função de controlar movimentos. Uma máquina pode possuir vários movimentos, normalmente classificados em movimentos de translação ou rotação. Costuma-se dizer que cada um desses movimentos é um “eixo” da máquina, associando-se uma letra a ele. Nas figuras a seguir, temos uma mandriladora com os eixos X, Y e Z, correspondendo respectivamente aos movimentos longitudinal, vertical e transversal, e uma fresadora com quatro eixos lineares, X, Y, Z e W, e dois eixos rotativos, B e C.
Embora uma máquina possa apresentar vários movimentos, nem sempre ela é capaz de realizar todos ao mesmo tempo. Assim, a mandriladora da figura, embora possua três eixos, pode, devido a restrições de hadware e software, ser capaz apenas de realizar dois movimentos ao mesmo tempo. Assim, costuma-se dizer nesse caso que, embora a máquina possua fisicamente três, ela é na realidade uma máquina de dois eixos. Logo, “eixo” pode ser um conceito relacionado a quantos movimentos a máquina tem ou a quantos movimentos ela pode realizar ao mesmo tempo. O significado depende da situação descrita naquele momento. A cada um dos eixos da máquina associa-se um servomotor, com velocidade e aceleração que podem ser controladas pelo comando numérico e por drivers. O servomotor representa o elo de ligação entre a mecânica e a eletrônica. A eletrônica, num primeiro momento, simplificou a estrutura mecânica da máquina. Muitas peças deixaram de ser utilizadas graças à presença dos servomotores. Esses motores fizeram com que as caixas de mudança de velocidade, compostas por um grande número de engrenagens, praticamente desaparecessem. Num torno ou numa fresadora CNC, a rotação da placa ou do cabeçote, bem como as velocidades de translação ou rotação dos eixos, é estabelecida simplesmente por meio de funções de programação. O comando numérico da máquina envia uma ordem ao driver, encarregado do acionamento do motor, e o driver aciona diretamente o motor. Mecanicamente, isso é muito mais simples. A tecnologia eletrônica, além de permitir simplificar a estrutura mecânica, criando comandos numéricos cada vez mais compactos, confiáveis, econômicos e precisos, forçou o aprimoramento dos componentes mecânicos. Para evitar que atritos e folgas afetem a precisão da máquina, a indústria mecânica desenvolveu componentes cada vez mais sofisticados. Assim, os fusos de perfil trapezoidal deram lugar ao fusos de esferas recirculantes. As guias de deslizamento das máquinas também foram substituídas por guias lineares, mais precisas e eficientes. A confiabilidade e vida útil desses componentes também é maior em relação aos fusos e guias tradicionais.
TROCADORES DE FERRAMENTAS
Para aumentar a independência do operador, a grande maioria das máquinas ferramenta CNC é equipada com dispositivos conhecidos como ATCs, sigla de Automatic Tool Changer, ou seja, Trocador Automático de Ferramentas. O trocador automático de ferramentas retira uma ferramenta e coloca outra na posição subseqüente de usinagem. O trocador trabalha com um carrossel, onde são montadas as várias ferramentas participantes do processo de usinagem. Existem vários modelos de trocadores de ferramentas. Nos tornos, o carrossel é normalmente chamado de torre. Alguns exemplos de ATCs e “magazines” (carrosséis) porta-ferramentas podem ser vistos na figura abaixo.
polegadas com uma fresa com ferramenta de 1/2 polegada de diâmetro (veja a figura abaixo). As coordenadas refletem a posição do centro do ferramenta, assim nós devemos considerar o tamanho do cortador.
O programa a seguir mostra como produzir a peça da figura acima.
N0010 G00 X- 1.00 Y- 1.00 (ponto 1) N0020 G01 X-.25 Y-.25 F 10.0 (ponto 2) N0030 G01 Y3.25 (ponto 3) N0040 G01 X4.25 (ponto 4) N0050 G01 Y-.25 (ponto 5) N0060 G01 X-.50 (ponto 6)
A primeira linha, N0010 posiciona rapidamente a ferramenta longe do canto esquerdo inferior da peça. Na segunda linha, N0020, G01 move a ferramenta para uma posição que seja valor de 1 raio da ferramenta à esquerda do lado da peça (X-.25). A ferramenta de move com 10 polegadas por o minuto (F10). Ela está alinhada agora com o canto esquerda da peça. A linha 30 corta o lado esquerdo da peça e posiciona o centro do eixo de corte além do topo da peça do valor de 1 raio da ferramenta (Y3.25). Isto posiciona a borda da ferramenta para o corte da parte superior da peça. A linha 40 corta o topo da peça. A taxa de alimentação (movimento) é ainda 10 polegadas por o minuto porque nós não a mudamos desde a linha número 20. O centro do eixo é agora posicionado a .25 além da direita da peça. Isto prepara para o corte do lado direito da peça. A linha 50 posiciona a ferramenta no ponto 5. O lado direito da peça está agora completo. O centro da ferramenta também é posicionado a 1 raio abaixo da parte inferior da peça, pronto para iniciar outro corte. A linha 60 corta então o fundo da peça e movimenta a ferramenta completamente fora da área da peça (X.50). Agora, consideremos as partes individuais de um programa de peça por palavras-chave.
Locação da Peça (Zero da Peça a Trabalhar): para programar uma peça, o programador deve determinar onde a referência zero da peça está localizada. Este zero é uma característica da peça que define a maioria das dimensões da peça. Todas as dimensões da peça mostrada na figura precedente vêm do canto inferior esquerdo, que é a escolha lógica para o ponto zero. Bons programadores escolhem uma característica da peça que seja fácil de se usar.
Números Seqüenciais (NXXXX): Os números em seqüência identificam blocos de informação dentro do programa. Na maioria de casos os números em seqüência não são necessários porque a máquina executará blocos de informação na ordem em que os lê. Os números seqüenciais podem ser muito úteis, entretanto, para identificar problemas. O controlador da máquina pode ser comandado para encontrar blocos da informação por seus números em seqüência.
Funções Preparatórias (Códigos G): As funções preparatórias ajustam o controle para vários movimentos da máquina tais como a interpolação linear (G01) e a translação rápida (G00). Um número de dois dígitos precedido por um código G determina o tipo de ação executada dentro do bloco ou da linha de comandos. Os códigos G ou as funções preparatórias caem sempre em duas categorias: modal ou não-modal. Não-modais ou códigos G “one-shot” são os códigos de comando que permanecem ativos somente no bloco em que são especificados. Os códigos G modais são os
códigos de comando que permanecem ativos até que um outro código de G no mesmo grupo o cancele ou substitua. Se cinco linhas de comando determinam movimentos lineares (alimentação), apenas um G01 é necessário na primeira linha. As quatro linhas seguintes usariam o código G precedente.
Função de Controle de Rotação (S): As velocidades radiais do eixo da ferramenta são controladas com uma palavra-chave constituída da letra S seguida por até quatro dígitos. Ao programar o centro da ferramenta, a velocidade do eixo é programada em voltas por minuto (RPM). Uma velocidade radial de 600 RPM seria programada como S600.
Funções Variadas (M): As funções variadas ou códigos M executam funções variadas da máquina tais como mudanças de ferramenta, controle do fluido refrigerante, e operações do eixo. Um código M constitui-se de valor numérico de dois ou três dígitos precedido por uma letra M. Palavras-chave do tipo M, como códigos G, podem ser modais ou não-modais.
Chamada de Ferramenta (T): O bloco de chamada de ferramenta é bem direto, embora o centro de usinagem difira ligeiramente de um torno. A chamada da ferramenta começa sempre com um T e logo em seguida o número da ferramenta (T02). Uma mudança da ferramenta em um centro de usinagem requer um código variado M06. O controle então é informado qual ferramenta deve buscar (T02). Um bloco de comandos típico para mudança da ferramenta é N0010 M06 T02. Em um torno, a chamada da ferramenta começa também com um T e então o número da ferramenta (T02), seguido do offset da ferramenta. T0202 é a chamada da ferramenta número 02 com um offset de número 02. Escreve-se 02 porque tipicamente mais de 10 ferramentas e 10 offsets estão disponíveis, por exemplo, T1212 (ferramenta 12, offset 12). O offset dá ao operador a habilidade de corrigir qualquer erro no tamanho da peça. Não é necessário usar um M06 no torno para chamar uma mudança da ferramenta; de fato, um M06 no torno geralmente desconecta o mandril.
Palavras-chave de Eixos (x, y, z): Máquinas ferramentas típicas têm três eixos de movimento: x, y, z. A letra correspondente ao eixo pode ser precedida por um sinal de direção (+ ou -). Um bloco de comando simples para posicionar rapidamente a ferramenta da máquina a 1 polegada acima do zero de referência pode ser exemplificado por esta linha: N0010 G00 Z1.00.
Tipos de Movimento
O movimento da ferramenta ou da mesa é controlado de três maneiras: posicionamento rápido, alimentação linear, e alimentação circular.
Posicionamento Rápido (G00): Um bloco de posicionamento rápido consiste em um código preparatório ou código G e na coordenada da posição desejada. Um movimento rápido para uma posição de x10, y5, e z1 é programado como G00 X10.0 Y5.0 Z1.0. Depois que este bloco é comandado, a máquina move-se em uma taxa transversal rápida para esta posição, movendo todos os eixos comandados simultaneamente. A taxa transversal rápida é diferente para cada máquina mas varia normalmente de 100 polegadas por minuto até 600 ou mais polegadas por minuto. A taxa transversal rápida pode geralmente ser cancelada usando o interruptor de movimento transversal rápido situado no controle.
Modo de Alimentação Linear (G01): Uma modalidade de alimentação linear G01 move a ferramenta para uma posição específica em uma linha reta e com uma certa velocidade. A taxa de alimentação é a velocidade em que os eixos da máquina se movem. Os blocos de alimentação linear representam geralmente blocos de corte. A taxa em que o metal é removido é controlada através de um código F (feed). Tipicamente, fresas usam taxas de alimentação em polegadas minuto (ipm). Tornos, por sua vez, são programados regularmente em polegadas por giro do eixo (ipr). Para fazer um corte em linha reta, o bloco de informação seria: G01 X10.00 F10.00. A ferramenta mover-se-ia para uma posição no eixo-x de 10.00 polegadas com uma taxa de alimentação de 10 polegadas por minuto. Os movimentos em linha reta podem também ser angulares. Os controles de uma máquina CNC são capazes de fazer movimentos simultâneos nos dois eixos (x e y).
Exemplo de Interpolação Linear G01: Códigos G00, G01, e F são do tipo modal. Os comandos modais permanecem ativos a menos que haja uma mudança de estado devido a um outro código
Definição do Sistema de Coordenadas da Peça: O ajuste do sistema de coordenadas da peça referencia a máquina à posição da peça. Embora o ponto da referência da peça possa estar situado no canto ou em qualquer outra parte da peça, o controle deve ser informado onde fica este ponto na mesa da máquina. A técnica para localizar o zero da peça varia para cada ferramenta. Alguns controles usam uma tecla para ajustar o ponto zero. A operador usa um tipo de joystick ou teclas de movimento para posicionar o centro do eixo sobre a ponto zero e pressionam então um botão de “reset” para zerar o sistema de coordenadas. Em outros tipos de controles, o WPC é ajustado através de um código G. Os sistemas deste tipo usam um G54 ou G92 seguido por dimensões (veja a figura a seguir). O sistema de coordenadas G54 é um sistema de coordenadas absolutas a partir da posição zero (inicial, ou home) da máquina. É descrito com valores negativos porque a peça é sempre posicionada à esquerda e abaixo nos eixos-x e y. Para encontrar esta posição, o operador posiciona o centro do eixo diretamente sobre a referência da peça usando uma sonda ou apontador e anota então a posição da máquina. As coordenadas desta posição são colocadas na linha contendo uma palavra-chave G50 ou G54. Um ajuste de coordenadas típico é escrito por exemplo N0010 G54 x- 8.500 y-7.250 z-15.765.
O sistema de coordenadas G92 é a distância incremental desde o zero da peça ao centro do eixo. Quando um código G92 é chamado, o centro do eixo deve estar na posição pre-programada. Se não estiver, o controle começará a usinar na posição errada. Vamos dizer, por o exemplo, que o centro do eixo, na posição “home”, é 10 polegadas à direita no eixo-x, 5 polegadas no eixo-y, e 8 polegadas acima na direção z; o código G92 é escrito G92 x10.00 y5.00 z8.00. Se o centro do eixo estiver em qualquer outra posição do zero da peça quando este G92 foi chamado, a ferramenta cortará a peça na posição errada. Por esta razão, usar um G92 pode ser muito perigoso! O código G54 de ajuste de WPC é muito mais seguro do que um G92. Não importa onde o eixo está quando o G54 é chamado, o controle sabe exatamente onde a parte zero é encontrada porque é uma posição absoluta, não uma distância incremental. O ajuste de coordenadas G92 está a uma distância incremental do zero da peça até a posição do centro do eixo da máquina. É importante Ter em mente que um G54 ou um G92 não moverão a ferramenta da máquina para este ponto mas meramente informa ao controle onde a peça está.
Bloco de Acionamento do Rotor: O acionamento do rotor se dá por dois códigos: M03 informa para iniciar a rotação no sentido horário, e S1000 informa a velocidade.
Blocos de Movimentação da Ferramenta: Blocos de movimentação da ferramenta consistem no corpo principal do programa. A ferramenta é posicionada e o corte é efetuado nestes segmentos do programa.
Retorno à Posição Inicial (home): A ferramenta necessita ser retornada ao ponto inicial sempre que uma mudança da ferramenta ocorrer. Algumas máquinas utilizam um comando G28 para retornar ao “home”; outros controles retornam ao ponto inicial automaticamente quando uma mudança da ferramenta M06 é comandada. Quando uma mudança da ferramenta ou um retorno ao “home” são comandados é importante saber anotar como a ferramenta chega lá. O eixo-z move-se para cima até um ponto que permita uma folga em relação à peça, ou todos os eixos movem-se simultaneamente para a posição de início?
Bloco de Fim de Programa: Há um certo número de maneiras diferentes de terminar o programa. Alguns controles requerem o desligamento do fluido refrigerante e a parada da rotação através de códigos variados individuais. Outros controles terminam o programa, rebobinam o programa e desligam funções variadas com um único código M30.
Posicionamento Incremental: O Posicionamento absoluto requer que as coordenadas do programa de peça seja relacionado a um ponto zero absoluto. O posicionamento incremental, também conhecido como posicionamento ponto-a-ponto, define as coordenadas da peça em relação à posição final do movimento precedente. Pode ser muito útil ao programar uma série de furos localizados incrementalmente na peça. A posição atual do ponto é a referência para a posição coordenada seguinte. Este tipo de programação pode aplicar-se à parte inteira ou a determinadas seções do programa. O posicionamento incremental é executado pelo uso de um código preparatório G91. Para retornar para a programação absoluta em qualquer ponto no programa, utiliza-se uma palavra- chave G90.
Interpolação Circular: Até este ponto nós discutimos somente movimentos em linha reta. Se uma máquina de controle numérico de computador fosse capaz somente de movimentos lineares, seu uso seria muito limitado. Uma das características mais importantes de uma máquina CNC é sua habilidade de fazer movimentos com cortes circulares. As máquinas CNC são capazes de cortar qualquer arco com um raio especificado. Cortes em arco são conhecidos como interpolação circular. É executado através de uma palavra-chave G02 ou G03. Para cortar um arco, o programador necessita seguir um procedimento muito específico. A informação crítica para cortar um arco é o ponto inicial, o sentido do arco, o ponto de extremidade do arco, e a localização do ponto central. Ao começar a cortar um arco, a ferramenta é posicionada já no ponto de começo do arco. Em seguida, o controle deve informar o sentido do arco (sentido horário ou sentido anti-horário). A terceira parte é o ponto de extremidade do arco. A última parte que o controle necessita saber é a posição do centro do arco ou o valor do raio do arco.
Ponto Inicial do Arco: O ponto do começo do arco é a coordenada do ponto do começo do arco. A ferramenta é movida para o ponto inicial do arco na linha anterior à linha de geração do arco.
Direção do Arco (G02, G03): Uma interpolação circular pode ser executada em dois sentidos, no sentido horário ou no sentido anti-horário. Dois códigos G especificam o sentido do arco. O código G02 é usado para interpolação circular no sentido horário, e o código G03 é usado para interpolação circular no sentido anti-horário. Tanto o código G02 como o código G03 são modais e são controlados por um código de alimentação (F), da mesma maneira como uma palavra-chave G01.
Ponto Final do Arco: O ponto de extremidade do arco é simplesmente a posição de x e de y para o ponto de extremidade do arco.
Ponto Central do Arco: Para gerar um trajeto do arco, o controlador deve saber onde o centro do arco está. A posição central do arco deve ser programada; x e y são usados especificar o ponto final do arco. Nós usamos as letras I e J para descrever o ponto central do arco (x e y) sendo I = coordenada do eixo-x e J = a coordenada do eixo-y. Alguns controladores demandam como estes eixos secundários são localizados. Na maioria das vezes, a posição central do arco é descrita como a distância incremental do ponto inicial do arco ao centro do arco. Este método de determinar a posição central do arco é o mais comum. Em alguns outros tipos de controles, a posição central do arco é descrita como a posição absoluta do centro do arco em relação ao zero da peça.
Offset de Comprimento da Ferramenta: Os offsets de comprimento de ferramenta tornam possível ao controlador se ajustar aos diferentes comprimentos de ferramenta. Cada ferramenta pode possuir um comprimento diferente, mas os controles da máquina do CNC permitem tratar este problema facilmente. Os controladores do CNC têm uma área de memória especial para armazenar offsets de comprimento de ferramenta. O offset de comprimento de ferramenta estabelece a distância da ponta da ferramenta na posição “home” até a posição zero (em z) da peça a trabalhar (veja a figura seguinte). Esta distância é armazenada em uma tabela que o programador pode acessar usando um palavra-chave tipo G ou um código da ferramenta. Uma máquina ferramenta que tenha um
O sentido da compensação é controlado por um código de G (veja a figura acima). Quando uma compensação à esquerda é desejada, um G41 é usado. Para compensar à direita, usa-se uma palavra-chave G42. Ao usar os códigos de compensação do cortador, identifique o offset a ser usado constantes na tabela de offsets. Uma linha típica de compensação de cortador apareceria assim:
N0030 G41 D
Para usar a compensação de cortador, a máquina deve fazer um movimento antes que o corte real ocorra (veja a figura). Este movimento permite que o controle avalie sua posição atual e faça o ajuste necessário a partir do ponto central até o ponto periférico do cortador. Para cancelar a compensação do cortador e retornar para programação segundo o ponto central da ferramenta, o programador deve provocar um movimento linear para invocar o cancelamento da compensação (G40). Um programa típico que utiliza compensações do comprimento da ferramenta e do diâmetro da ferramenta é mostrado a seguir.
N0010 G70 G90; (Programação em polegadas, programação absoluta) N0020 M06 T02; (Troca de ferramenta, ferramenta 2) N0030 G54 X-10.250 Y-8.750 Z-7.525; (Definição do zero da peça de trabalho) N0040 M03 S800; (Broca inicia gira no sentido horário, 800 revoluções por minuto) N0050 G00 X-1.00 Y-1.00; (Rápido para posição 1, próximo ao canto inferior esquerdo da peça) N0060 G43 Z.100 H01; (Rápido para baixo mantendo uma folga de .100 sobre a peça, invocando offset da ferramenta ). N0070 G01 Z-.50 F5.0; (Alimentação para baixo até a profundidade de -.50 com 5 pol/min) N0080 G41 D2 X0.0 Y0.0; (Move e invoca compensação de corte gravada como D2, movimento até posição 2) N0090 G01 Y3.00; (Movimento até posição 3) N0100 G01 X4.00; (Movimento até posição 4) N0110 G01 Y-0.25; (Movimento até posição 5) N0120 G40 Y-1.00; (Move e cancela compensação de corte, movimento até posição 6) N0130 G00 Z0.100; (Rápido mantendo folga de .100 sobre a peça) N0150 G28; (Retorna todos os eixos para a posição “home”) N0160 M06 T0; (Troca de ferramenta, retira a ferramenta e limpa o mandril) N0170 M30 (Rebobina o programa, reseta o controle, e finaliza o programa)
