metodologia para o desenvolvimento de editor de

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7º CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA DE FABRICAÇÃO
th
7 BRAZILIAN CONGRESS ON MANUFACTURING ENGINEERING
20 a 24 de maio de 2013 – Penedo, Itatiaia – RJ - Brasil
th
th
May 20 to 24 , 2013 – Penedo, Itatiaia – RJ – Brazil
APLICATIVO CAD/CAM DEDICADO PARA UTILIZAÇÃO DE CICLOS
DE USINAGEM DE TORNEAMENTO
Marco Aurélio da Fontoura Gonçalves, [email protected] 1
Alexandre Dias da Silva, [email protected] 2
Flavio José Lorini, [email protected] 3
1
Universidade Federal de Santa Maria,CTISM-UFSM, Avenida Roraima, 1000, CEP 97105-900, Santa Maria , RS.
Universidade Federal de Santa Maria,NAFA-CT-UFS, Avenida Roraima, 1000, CEP 97105-900, Santa Maria , RS.
3
Universidade Federal do Rio Grande do Sul, PROMEC-UFRGS, Sarmento Leite, 425, CEP 90050170, Portolegre,RS.
2
Resumo: Este trabalho analisa a aplicabilidade da metodologia para o desenvolvido de um algoritmo computacional
de editoração para programação automática de programas CNC para linguagem interativa HEIDENHAIN disponível
no comando MCS. O editor CNC foi desenvolvido para usinagem cilíndrica. Para analisar a técnica, o sistema foi
testado na usinagem de peças em máquina com comando MCS. Os resultados observados nos testes do sistema
mostraram a viabilidade de utilização dessa técnica, que pode representar uma alternativa para pequenas e médias
empresas. Possuindo uma interface gráfica amigável, o sistema é uma opção disponível no treinamento de usuários
oriundos da linguagem ISO (“G/M”).
Palavras-chave: Programação CNC, Torneamento CNC, Comando MCS
1. INTRODUÇÃO
A programação CNC pode ser realizada por técnicas tradicionais como a Entrada Manual de Dados MDI (Manual
Data Input), onde o programa é inserido diretamente no comando da máquina ou via sistemas computacionais
integrados com a máquina (Groover, 2010; Lynch, 1994).
Os comandos das máquinas CNC oferecem grande variedade de funções e ciclos de usinagem com a finalidade de
facilitar a forma de programação. Com estes recursos o programador evita trabalhar com grande número de blocos de
programação, pois os ciclos de usinagem disponíveis nos comandos refinam muitos processos repetitivos na elaboração
do programa.
A quantidade e qualidade dos ciclos dos comandos fazem parte do valor agregado para a comercialização das
máquinas CNC. Como exemplo, na usinagem cilíndrica, os ciclos de usinagem são implementados para realizarem
operações como desbastes, abertura de canais, geração de roscas e chanfros, ou outros procedimentos que são
normalmente aplicados na manufatura de uma peça (Figueira, 2003; Gibbs, 1994).
Este trabalho mostra uma metodologia de elaboração de um editor de programação CNC, destinada ao torneamento
cilíndrico especifico para o comando MCS, com característica de elaborar os programas com a linguagem interativa
oferecida pelo fabricante e utilizando os ciclos de usinagem disponíveis.
A linguagem interativa oferecida pelo comando tem uma sintaxe diferente da linguagem ISO(G/M). A elaboração
do editor facilita a adaptação de programadores que utilizam a linguagem padronizada para este comando.
2. METODOLOGIA
Os controles MCS aceitam basicamente instruções que podem ser do tipo conversacional MCS ou instruções
padronizadas pela norma ISO ou ainda uma mistura delas no mesmo programa (Silva, 2004). A Tabela (1), adaptada do
manual (Heidenhan, 1998), mostra uma relação de programação para o comando.
©
Associação Brasileira de Engenharia e Ciências Mecânicas 2013
7º CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA DE FABRICAÇÃO 20 a 24 de Maio de 2013. Penedo, Itatiaia - RJ
Tabela 1. Comparação linguagem convencional e ISO.
ISO ( códigos G )
MCS conversacional puro
%100
N010 G90
N020 G54 X -150 Z -30
Misto MCS/ISO no mesmo
programa
:%100
:CYC CALL 0
:G54 X-150 Z-30
:%100
:CYC CALL 0
:CYC CALL 4 X A -150
:CYC CALL 4 Z A -30
N030 G00 X 100 Y 400 Z150
:POS T X A 100 Y A 400 Z
:G00 X 100 Y 400 Z150
A 150 F0
N040 T2 D2 M3 S1200
:CYC CALL 2 M3 S1200 T
:T2 D2 M3 S1200
2 D2
N050 G01 X2.5 Y45 F200
:POS X A 2.5 Y A 45 F200
:POS X A 2.5 Y A 45 F200
N060 Y30
:POS Y A 30
:Y30
N070 Z-80.15
:POS Z A -80.15
:Z-80.15
N080 G91 X10
:POS X I 10
:POS X I 10
N090 G90 Z7 F100
:POS Z A 7 F100
:POS Z A 7 F100
N100 X10 Y10
:POS L X A 10 Y A 10
:POS L X A 10 Y A 10
N110 G02 X-10 Y-10 I -10 J -10
:POL X I -10 Y I -10
:POL X I -10 Y I -10
F300 M8
:POS C X A -10 Y A -10
:POS C X A -10 Y A -10
F300 M8
F300 M8
N120 G01 Z10 F200
:POS Z10 F200
:POS Z10 F200
N130 G03 X10 Y10 R20 F400
:POS C X A 10 Y A 10 R20
:POS C X A 10 Y A 10 R20
F400
F400
N140 M30
:CYC CALL 2 M30
:M30
:
:
Para o estudo da metodologia proposta no trabalho, um projeto de usinagem cilíndrica é definido, contendo
operações como desbastes, abertura de canais, geração de roscas e chanfros, ou outros procedimentos que são
normalmente aplicados na manufatura de uma peça. A Figura (1) ilustra o projeto proposto para este trabalho,
mostrando a imagem do sólido, a folha de trabalho com os dados de usinagem e o dimensionamento para a
programação CNC com a linguagem interativa MCS.
Empresa:
Projeto: Peça didática
Nome:
Dimensão:
Ø 25,4mm x comprimento 40mm
Material: Aço
ABNT 1020
Sistema: Peça única
Turma:
Nr.
Plano de Trabalho
Data:
Ferramentas
Ident-Nr. / Suporte
Velocidade
(m/min)
Rotação
(RPM)
Avanço
(mm/rot)
Desbaste externo
Canal
Acabamento
Rosca
4 / PCLNL 2020K12
6 / LF123G20-2020B
1 / SVJBL 2020K-16
7 / SVJBL 2020K-16
230
120
260
-
2500
1500
3000
1000
0.15
0.1
0.1
0.1
1
2
3
4
Figura 1. Representação da Folha de Trabalho e dimensionamento da peça modelo.
A análise da viabilidade desta metodologia será através da implementação de um protótipo de um editor para
auxiliar a programação CNC para torneamento, através do desenvolvimento de aplicativo computacional dedicado à
editoração de programação automatizada. O sistema será aplicado para explorar os atuais recursos de programação
disponíveis nos comandos MCS das máquinas comerciais. A Figura (2) mostra a interface do programa com o usuário,
com os botões referentes aos ciclos e a área de edição.
Figura 2. Interface de entrada do programa
Quando o programador solicitar um ciclo para elaboração do programa CNC, o sistema disponibilizara de uma
interface gráfica para facilitar a entrada de dados geométricos e tecnológicos que forem necessários para alimentar o
ciclo selecionado. A Figura (3) mostra a interface gráfica com o usuário quando solicitado o ciclo de desbaste
longitudinal.
Figura 3. Interface do ciclo de desbaste longitudinal
Com os dados fornecidos pelo programador, conforme Fig. (3), acionando o botão confirmar o ciclo será montado
automaticamente no editor de programação CNC. O editor disponibiliza de funções de edição de texto como
complemento de editoração para o programador. A Figura (4) mostra o editor com os dados do ciclo de desbaste
longitudinal e na parte superior as funções de editoração.
Figura 4. Editor com ciclo montado automaticamente
O sistema disponibiliza ainda de um editor e um simulador de trajetórias e uma biblioteca de informações
tecnológicas, complementando as ferramentas disponíveis ao programador. A Figura (5) mostra a interface completa
disponível para o usuário.
Figura 5. Interface do editor CNC
3. RESULTADOS E DISCUSSÃO
A elaboração do programa CNC para o modelo proposto da Fig. (1), utilizando o editor de programação para
linguagem MCS, é realizada neste módulo. O primeiro procedimento é inserir o bloco “CYC CALL 0” que da inicio a
um programa novo. A Figura (6) mostra este procedimento no editor.
Figura 6. Iniciando um programa novo
O cabeçalho, onde são estabelecidas as condições e os métodos aplicados à máquina, são inseridas algumas funções
“M”, como verificar contraponto recuado, usar velocidade constante de corte, velocidades máximas permitidas entre
outras. A Figura (7) mostra a interface do “CYC CALL 2” para a confecção do cabeçalho. È permitido ao usuário
chamar quantas vezes necessário esta função.
Figura 7. Formando cabeçalho com CYC CALL2
As próximas instruções para a geração do programa é o posicionamento da ferramenta para troca e aproximação.
Foi elaborada uma interface de posicionamento para facilitar o programador, não existindo a necessidade de digitação
no editor de texto. A Figura (8) mostra esta interface com o devido resultado no editor.
Figura 8. Interface de posicionamento
A próxima operação de usinagem realizada é o “CYC CALL 24” desbaste longitudinal. A Figura (9) mostra a
interface e o resultado no editor.
Figura 9. Desbaste longitudinal CYC CALL 24
Repetindo operações anteriores é reposicionada a ferramenta com novos valores, trocando a ferramenta, alterações
nas velocidades, para caracterizar nova operação que será a abertura de canal com o CYC CALL 24. A Figura (10)
mostra a interface para esta operação.
Figura 10. Abertura de canal CYC CALL 24
Seguindo com esta metodologia é feito novas configurações de velocidades, posicionamento e trocas de
ferramentas para os ciclos de desbaste longitudinal e roscas restantes. O “LBS SET” que é o perfil de usinagem que os
ciclos devem seguir entra no final do programa e é extraído do editor gráfico disponível no programa, bastando definir
apenas o numero do “LBS SET”. A Figura (11) mostra a interface para a chamada do perfil, e no editor os blocos que
indicam os pontos de limitação do perfil usinado.
Figura 11. Chamado do perfil de usinagem LBS SET
A Figura (12) mostra o editor com o programa completo do modelo estudado neste trabalho.
Protótipo CAD/CAM
SERIE 500
:%0.103
:0000.CYC CALL 0
:0001.CYC CALL 2 M 39 M 28 M 68
T 5D 5
:0003.CYC CALL 2 M 59 S 2500
:0004.CYC CALL 2 M 58 S 230
:0005.POS L X A 30.000
Z A 50.000 F 0 M 13
:0007.POS L X A 30.000
Z A 5.000 F .250
:0009.CYC CALL 24 DLONG
X0
25
Z0
0
X1
12.5
Z1 40
INCR
1.5 PERFIL
1
SOBREMX
0.2 SOBREMZ 0.1
TIPO
1 FERR
0
:0019.POS L X A 30.000
Z A 50.000 F 0
:0021.CYC CALL 2 T 6
D 6
:0023.CYC CALL 2 M 59 S 1500
:0024.CYC CALL 2 M 58 S 120
:0025.POS L X A 15.000
Z A - 13.000 F 0 M 13
:0027.POS L X A 15.000
Z A - 13.000 F .100
:0029.CYC CALL 22 CANAL
X1
12.5
Z1 13
A
2 RECUO
1
B
5
A1
0
A2
0
RI
0
R1/-B1
0 R2/-B2
0
W
3 FERR
0
N CANAIS
1 DIST
:0043.POS L X A 30.000
Z A 50.000 F 0
:0045.CYC CALL 2 T 7
D 7
:0047.CYC CALL 2 M 59 S 1000
:0048.POS L X A 15.000
Z A 5.000 F 0 M 14
:0050.POS L X A 15.000
Z A 5.000 F .100
:0052.CYC CALL 33 ROSCA
X1
12.5
Z1
3
X2
12.5
Z2 13
AFAST
1 PASSO
1.5
PROF
0.9 ACABAMEN 0.01
TIPO
0 ANG FER
0
N PASSA
3 N VAZIO
1
ANG SAI
0 FERR
0
:0066.POS L X A 30.000
Z A 50.000 F 0 M 30
:0068.LBS SET 1
:0069.POS
X A 8.500
:0070.POS
Z A 0.000
:0071.POS L X A 12.500
Z A - 2.000
:0073.POS
Z A - 20.000
:0074.POS
X A 17.500
:0075.RND
2.500
:0076.POS
Z A - 30.000
:0077.POS L X A 25.000
Z A - 40.000
:0079.LBS SET 0
0
Figura 12. Programa completo
Após a realização da transmissão para a máquina é importante que se realize a execução do programa graficamente
no comando da máquina, Fig. (13). Dessa forma pode-se detectar algum erro na trajetória das ferramentas, evitando
possíveis colisões na execução do programa.
Figura 13. Simulação gráfica no comando da máquina
A Figura 14 ilustra as etapas da usinagem da peça.
Figura 14 Etapas da manufatura da peça
4. CONCLUSÃO
O comando MCS não dispõe de editores computacionais que auxiliem a programação, dificultando a adaptação de
programadores ISO (“G/M”) no aprendizado desta linguagem. A metodologia do editor de programação CNC foi
elaborada para auxiliar através de uma interface amigável esta dificuldade inicial dos programadores.
O editor de programação MCS foi testado por vários semestres em alunos do Curso Técnico em Mecânica, oriundos
da programação padronizada. Os obstáculos iniciais de programação foram eliminados, o editor teve aceitação muito
boa estimulando o aprendizado e a utilização da nova linguagem de programação.
Os resultados observados nos testes do sistema mostraram a viabilidade de utilização dessa técnica, que pode
representar uma alternativa para pequenas e médias empresas. Possuindo uma interface gráfica amigável, o sistema é
uma opção disponível no treinamento de usuários oriundos da linguagem ISO (“G/M”).
A redução do tempo de programação é um fator relevante comparando com a programação manual ou MDI.
O método pode ser considerado como uma opção alternativa de ferramenta computacional para a geração de
programas CNC.
5. BIBLIOGRAFIA
Figueira, R.J.C.M. CAD/CAE/CAM/CIM, Instituto Politécnico do Porto, Instituto Superior de Engenharia,
Departamento de Engenharia de Informática, Portugal, 2003.
Lynch, M. Computer numerical control: accessory devices. New York: McGraw-Hill, 1994. 262p.
Groover, M.P. Automation, production systems and computer integrated anufacturing. Englewood Cliffs: Prentice-Hall,
1987.Vol1. 357p.
Gibbs, D. CNC part programming: a practical guide. London: Cassell Publishers Limited, 1994. 186p.
Silva, Sidnei Dominques. CNC Programação de Comando Numérico Computadorizado Torneamento. Editora Érica
,2004. pg. 104-105.
Heidenhan; User´s Manual Conversational Programming, Agosto 1998.
6. DIREITOS AUTORAIS
Os autores são os únicos responsáveis pelo conteúdo do material impresso incluído no seu trabalho.
APPLICATION CAD / CAM DEDICATED TO USE CYCLE MACHINING
TURNING
Marco Aurélio da Fontoura Gonçalves, [email protected] 1
Alexandre Dias da Silva, [email protected] 2
André João de Souza, [email protected] 3
Flavio José Lorini, [email protected] 3
Moacir Eckhardt, [email protected]
1
Universidade Federal de Santa Maria,CTISM-UFSM, Avenida Roraima, 1000, CEP 97105-900, Santa Maria , RS.
Universidade Federal de Santa Maria,NAFA-CT-UFS, Avenida Roraima, 1000, CEP 97105-900, Santa Maria , RS.
3
Universidade Federal do Rio Grande do Sul, PROMEC-UFRGS, Sarmento Leite, 425, CEP 90050170, Portolegre,RS.
2
Abstract. This paper analyzes the applicability of the methodology developed for the publishing of a computational
algorithm for automatic programming of CNC programs for interactive language HEIDENHAIN command available in
MCS. The editor was developed for CNC machining cylindrical. To analyze the technique, the system was tested in
machining parts for machine control with MCS. The results observed in tests of the system showed the feasibility of
using this technique, which may represent an alternative for small and medium businesses. Possessing a friendly
graphical interface, the system is an available option in user training from the ISO language ("G / M").
Keywords: CNC Programming, CNC Turning, MCS Command
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The authors are solely responsible for the content of the printed material included in their work.

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