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Entendendo os tipos de movimentos nos CNCs.

"Movimento efetivamente dominante na maioria das máquinas CNC requer mais que descrever como a máquina CNC determina a posição de ponto final de cada movimento".

Durante o conceito fundamental número um, nós discutimos como são comandados os pontos finais para os movimentos de eixo utilizando o sistema de coordenada retangular. Durante aquela apresentação, porém, nós nos preocupamos apenas com descrever como a máquina de CNC determina a posição de ponto final para cada movimento. Comandar movimento efetivamente na maioria das máquinas CNC requer mais do que posicionar movimentos.

Os fabricantes de controle CNC fazem isto tão fácil quanto possível para os comandos de movimento no programa. Para esses estilos de movimento do que é preciso normalmente, eles dão para o usuário CNC vários tipos de interpolação.

Entendendo as interpolações.

Diga por exemplo, você deseja mover só um eixo linear em um comando. Você quer mover o eixo X a uma posição com um avanço lento à direita do zero do programa.
Considerando que o comando fosse X10. (assumindo o modo absoluto e em mm). A máquina removeria uma linha perfeitamente reta neste movimento (desde que só um eixo está movendo).

Agora digamos que desejo para incluir um Y eixo movimento a uma posição de 10 milímetros em relação ao zero do programa (e juntamente com o Y atuasse o X voltando a zero). Nós diremos que você está tentando fazer um chanfro na peça produto com este comando. Para caminhar numa linha perfeitamente reta e chegar ao ponto de destino programado nos dois eixos juntos, tem que haver uma sincronização dos eixos X e Y neste movimentos. Também, se a usinagem ocorrer durante o movimento, uma taxa de movimento (feedrat) também deve ser especificada. Isto requer interpolação linear.

Figura 1. O movimento 2 atual foi gerado com interpolação linear. Saiba que para máquina não ocorreu um único movimento, mas sim uma serie de movimentos minúsculos cujo tamanho do passo é igual à resolução da máquina, normalmente 0.001mm.

Durante comandos de interpolações lineares, o controle precisa e automaticamente calcular uma série de únicas partidas de eixo muito minúsculas, enquanto mantêm a ferramenta tão perto do caminho linear programado quanto possível. Com as máquinas CNC de hoje, se aparecerá que a máquina está formando um movimento de linha perfeitamente reta. Porém, na figura 1 (acima) mostra o que o controle de CNC está fazendo de fato durante interpolação linear.
Em modo semelhante, requerem muitas aplicações para máquinas CNC, por exemplo, que a máquina possa formar movimentos circulares. Aplicações para movimentos circulares incluem raio de concordância entre faces de peças, furos circulares de grandes e pequenos diâmetros, etc. Este tipo de movimento requer interpolação circular. Como com interpolação linear, o controle gerará minúsculos movimentos que se aproximam o máximo de caminho circular desejado. A figura 2 (abaixo) mostra o que acontece durante interpolação circular.



Figura 2. Este desenho mostra o que acontece durante interpolação circular.

Dependendo da aplicação da máquina, você pode encontrar ainda outros tipos de interpolação disponível. Novamente, os fabricantes de controle CNC tentam fazer isto tão fácil quanto possível para programar os controles deles. Por exemplo, em muitos centros de usinagem os usuários executam operações de fresagem em linha em suas máquinas. Durante o fresamento em linha, a máquina tem que se movimentar em um modo circular ao longo de dois eixos (normalmente X e Y) ao mesmo tempo um terceiro eixo (normalmente Z) se movimenta num modo linear. Isto permite se usinar uma hélice da linha. Este movimento se assemelha a um movimento de espiral (entretanto o raio de uma espiral não é constante). Sabendo que seus clientes precisam deste tipo de movimento para fresadoras de linha, fabricantes de centros de usinagem CNC oferecem outra interpolação característica chamada helicoidal.
Ainda outro tipo de interpolação pode ser requerido em centros de torneamentos que têm estampagem ao vivo. Por centros de torneamentos que podem girar ferramentas (como fresadoras de acabamento) na torre e tem um eixo de C para girar a peça produto, podem ser usados interpolação de coordenada polar para fresar contornos ao redor da periferia da peça produto. Interpolação de coordenada polar permite para o programador aplainar com o eixo rotativo, enquanto tratando isto como um eixo linear com a finalidade de fazer comandos de movimento.

Os três tipos de movimento mais básicos.

Enquanto sua máquina CNC particular pode ter mais tipos de movimentos (dependendo de sua aplicação), concentremos nos três mais comuns disponíveis em quase todas formas de equipamento de CNC. Depois de introduzir cada tipo de movimento brevemente, nós mostraremos um exemplo de programa que acentua o uso de todos os três.
Estes tipos de movimentos têm em comum duas coisas.
Primeiro, eles são todo modais. Isto significa que eles permanecem em efeito até outro comando interrompê-los. Por exemplo, se vários movimentos do mesmo tipo forem usados consecutivamente, o G correspondente só aparecerá no primeiro comando.
Segundo, o ponto final do movimento é especificado em cada comando de movimento. A posição atual da máquina será tomada como o ponto de partida.

Movimento rápido (Também chamado de posicionamento)

Este tipo de movimento é usado para comandar movimento à taxa de avanço mais rápida da máquina. É usado para minimizar tempos não produtivos durante o ciclo de usinagem. Usos comuns para movimento rápido incluem posicionamento da ferramenta para se iniciar um corte, movimentos de desvios de partes auxiliares tais como grampos, fixadores e outras obstruções, e em geral, qualquer movimento não cortante durante o programa.
Você tem que conferir o manual do construtor da máquina para determinar a taxa de movimentação rápida. Normalmente esta taxa é extremamente rápida (algumas máquinas ostentam taxas rápidas de bem mais de 25m/min), significando o operador devem ser cautelosos ao verificar comandos de movimento rápidos. Felizmente, há um modo para o operador anular a taxa rápida durante verificação de programa.
O comando que quase todas máquinas CNC usam para iniciar movimento rápido é o G00. Dentro do comando de G00, o ponto final para o movimento é determinado.
Os fabricantes de controle variam com respeito ao que de fato acontece se mais de um eixo é incluído no comando de movimento rápido. Com a maioria dos controles, a máquina moverá tão rápido quanto possível em todos os machados comandados. Neste caso, um eixo alcançará seu ponto de destino provavelmente antes dos outros. Com este tipo de comando rápido, movimento de linha reta não acontecerá durante movimentos rápidos neste sentido o programador deve ter muito cuidado se há obstruções para evitar. Com outros controles, acontecerá movimento de linha reta entre o ponto inicial e final do movimento, até mesmo nos comandos de movimento rápidos.

Movimento em linha reta

Este tipo de movimento permite ao programador comandar movimentos de linha reta perfeitamente como discutido anteriormente durante nossa discussão de interpolação linear. Este tipo de movimento também permite ao programador especificar a taxa de movimento (taxa de avanço) ser usado durante o movimento. Movimento de linha reta pode ser usado a qualquer momento, um movimento cortante reto é requerido enquanto se faz uma furação, um faceamento e ao fresar superfícies retas.
O método pelo qual a taxa de avanço é programada varia de um tipo de máquina para o outro. Em geral, centros de usinagens só permitem que a taxa de avanço seja especificada em formato de por minuto (polegadas ou milímetros por minuto). Os centros de torneamento também permitem se especificar taxa de avanço em formato de por revolução (polegadas ou milímetros por revolução).

A palavra G01 é normalmente usada para especificar movimentação em linhas retas. No G01, o programador incluirá o ponto final desejado em cada eixo.

Movimento circular

Estes tipos de movimento causam a máquina movimentos na forma de um caminho circular. Como discutido anteriormente durante nossa apresentação de interpolação circular, este tipo de movimento é usado para gerar raios durante a usinagem. Toda a taxa de avanço relacionado e pontos já ditos durante nossa discussão de movimento de linha direto se aplica aqui.
Dois códigos G são usados com movimento circular. G02 é usado para especificar movimentos circulares à direita (sentido horário) enquanto G03 é usado para especificar os movimentos circulares a esquerda (sentido ante horário). Para se avaliar o qual usar, você simplesmente precisa ter uma visão do movimento da mesma perspectiva que a máquina verá o movimento. Por exemplo, se fazendo um movimento circular em XY em um centro de usinagem, simplesmente veja o movimento do ponto de vista do fuso. Fazendo se um movimento circular em XZ em um centro de torneamento, simplesmente veja o movimento de sobre o fuso.
Adicionalmente, movimento circular requer que por um meio ou outro, o programador especifique o raio do arco a ser gerado. Com os controles CNCs mais novos isto é controlado por um "R" que simplesmente declara o raio. Com controles mais antigos, vetores direcionais (especificado por I, J e K) digam ao controle o local do ponto de centro do arco. Desde que controles variam com respeito a como são programados vetores direcionais, e desde que a palavra de R está ficando mais popular para designação de raio, nossos exemplos mostrarão o uso do R. Se você desejar aprender mais sobre vetores direcionais, recorra ao manual de seu fabricante de controle.

Exemplo de programa mostrando três tipos de movimentos.

Neste exemplo particular, nós estamos fresando o contorno externo de uma peça produto. Note que nós estamos usando uma fresa de uma polegada de diâmetro para usinar o contorno e nós estamos programando considerando o centro da fresa. Mais tarde, durante conceito fundamental número quatro, nós discutiremos um modo para programar a peça produto de modo que seja considerado o contorno da ferramenta (não o caminho de da linha de centro da ferramenta de corte).

Bloco de comando (linguagem de máquina) Descrição do bloco
O0002 Número de Programa
N005 G54 G90 S350 M03 Seleciona o sistema de coordenadas, modo absoluto e fuso gira a 350 RPM sentido horário
N010 G00 X -.625 Y - .25 Rápido para o ponto 1
N015 G43 H01 Z -.25 Ativar a compensação de comprimento da ferramenta, rápido até superfície de trabalho
N020 G01 X5.25 F3.5 Máquina em movimento direto para o ponto 2, taxa de avanço 3.5 pol/min.
N025 G03 X6.25 Y.75 R1.0 Movimento circular no sentido ante horário CCW para o ponto 3
N030 G01 Y3.25 Máquina em movimento direto para o ponto 4
N035 G03 X5.25 Y4.25 R1.0 Movimento circular no sentido ante horário CCW para o ponto 5
N040 G01 X.75 Máquina em movimento direto para o ponto 6
N045 G03 X - .25 Y3.25 R1.0 Movimento circular no sentido ante horário CCW para o ponto 7
N050 G01 Y.75 Máquina em movimento direto para o ponto 8
N055 G03 X.75 Y - .25 R1.0 Movimento circular no sentido ante horário CCW para o ponto 9
N060 G00 Z.1 Rápido ao longo do eixo Z
N065 G91 G28 Z0 Vai para o ponto de referência da máquina em Z
N070 M30 Fim de programa, rebobinamento da fita

Se você não conseguiu entender todos os comandos dados neste programa, concentre-se em entender o que está acontecendo no movimento comanda (G00, G01, e G02/G03). Com estudo, você deveria poder ver o que está acontecendo. Pois as mensagens em parênteses servem para documentar o que está acontecendo em cada comando.
Lembre-se que controles CNC variam com respeito a limitações dos tipos de movimento. Por exemplo, alguns controles têm regras rígidas que regem o quanto de um círculo completo lhe permitem para fazer dentro de um comando circular. Alguns requerem vetores direcionais para comandos de movimento circulares em vez de permitir o "R". Alguns têm ciclos fixos para fazer chanfros e concordâncias circulares em cantos, minimizando o número de comandos de movimento que devem ser dados. Embora você deva estar preparado para variações, e você sempre deve conferir o manual do fabricante do controle para descobrir mais sobre os movimentos de sua máquina, pelo menos esta apresentação lhe mostrou os fundamentos de comandos de movimentos. Você deveria estar apto a entender os movimentos básicos de sua máquina particular e controlá-la com facilidade relativa.

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