As ferramentas de maquinação recebem instruções através da programação do controlo numérico computorizado (CNC). Mais comummente, os códigos CNC são utilizados para automatizar o processo de geração de peças sofisticadas, como impressoras 3D, geradores ou mesmo motores, para além de cortar e moldar diferentes materiais.
Em primeiro lugar, os programadores CNC criam e introduzem comandos para que um computador possa operar máquinas CNC. O código da máquina pode ser escrito à mão ou gerado por um pós-processador a partir de um programa de fabrico assistido por computador (CAM).
Este artigo aborda a importância da codificação CNC para máquinas CNC e a forma como a automatização dos controlos numéricos por computador (CNC) torna o procedimento rápido, adaptável, repetível e altamente fiável.
O que é a programação CNC?
A programação do controlo numérico computorizado (CNC) é uma sequência de códigos e dados que automatiza e orienta as funções da máquina CNC. No fabrico convencional, as máquinas CNC recebem percursos de ferramentas em códigos G para que o CNC perfure ou corte material de uma peça de trabalho para obter qualquer forma desejada.
A base das máquinas CNC e da programação é um tipo específico de código. Os códigos G e M regulam essencialmente o processo de maquinagem CNC. No entanto, a maior parte das linhas de programação são constituídas por breves conjuntos de instruções e coordenadas, e a maioria começa com a letra "G". Já os códigos M regulam a rotação das ferramentas e outras técnicas.
Uma programação CNC precisa é vital para que as máquinas CNC funcionem corretamente, uma vez que uma má programação pode levar a desastres como a falha prematura de ferramentas ou problemas de tolerância. Assim, a aprendizagem da programação CNC é essencial devido à elevada complexidade das ferramentas e às suas respostas variáveis a diferentes programas.
Qual é o papel da programação CNC no controlo das máquinas CNC?
A implementação do conjunto de instruções a seguir por uma máquina CNC é conhecida como programação CNC. O computador ligado a sensores e controladores eléctricos transmite estas instruções a uma máquina motorizada, como uma fresadora, tupia, rebarbadora ou torno, para fabricar o produto desejado.
Posteriormente, o software lê estas instruções e converte-as em acções para operar máquinas CNC. Normalmente, o programa dá instruções à máquina sobre a ferramenta a utilizar, a velocidade a que deve rodar, o local onde deve deslocar-se e a profundidade do corte no material.
O software de programação CNC é utilizado para criar programas de código G. A máquina é instruída utilizando a linguagem de programação padrão das máquinas de controlo numérico computorizado (NC), conhecida como código G. Após a criação, o programa é guardado como um ficheiro de texto com a extensão .nc ou .cnc.
Além disso, o programa básico de código G é enviado do computador para a máquina CNC através de USB, Ethernet ou disquete. O dispositivo lê o software e põe as diretivas em ação.
Quais são os diferentes métodos de codificação CNC?
Existem três métodos diferentes de programação CNC, cada um dos quais tem uma importância significativa para o bom funcionamento das máquinas CNC. São os seguintes:
1. Programação manual CNC
A programação manual CNC é o tipo de programação mais entediante e desafiante, que exige que o programador CNC crie uma sequência de comandos na mesma linguagem CNC que a máquina CNC executa, antecipando os resultados do programa.
A programação manual é ideal para criar um percurso de ferramenta extremamente preciso para máquinas CNC e aplicar eficazmente estratégias de programação paramétrica.
2. Programação CAM CNC
A programação CAM CNC traduz o projeto CAD para a linguagem de programação CNC. Esta programação é uma alternativa plausível ao nível de conhecimentos necessários para a programação manual e à extrema simplicidade da programação em conversação.
O software de programação CNC CAM oferece mais possibilidades, automatizando a geração de tutoriais em código G para as máquinas de linguagem CNC. Mas exige que o operador forneça os mesmos dados fundamentais, incluindo o nome da peça, o número da peça, a geometria da peça e a operação de maquinagem utilizada.
3. Programação CNC conversacional ou instantânea
As máquinas CNC com programação em conversação têm um modo semelhante a um assistente que oculta a programação em código G ou evita a sua utilização, tornando-as ideais para operadores principiantes. No entanto, para garantir a exatidão do desenho, a estratégia de programação em conversação permite ao operador verificar os movimentos da ferramenta antes de executar o programa.
Também é simples editar programas em programação em conversação, porque só é necessário recordar o ciclo e alterar a variável.
O que são códigos G e códigos M?
Os códigos G e M são inevitáveis para o bom funcionamento das máquinas CNC, uma vez que ambos os códigos são necessários para que o sistema efectue as operações desejadas. Iremos abordar a função dos códigos G e M e a forma como ditam as funções das máquinas CNC.
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Códigos G
Os comandos amplamente utilizados para operar os códigos G do CNC são escritos em estilo alfanumérico, de forma mais lógica. Um grupo central de códigos G está presente em todas as máquinas-ferramenta, embora os fabricantes possam utilizá-los de forma diferente. Estes códigos são utilizados por impressoras 3D, tornos CNC, fresadoras e routers.
Embora o funcionamento dos códigos G possa ser complicado, diferentes máquinas CNC interpretam o código de forma diferente e os erros no comando podem levar a complicações graves no processo de fabrico.
A maioria dos exemplos de código G começa com a letra "G", mas alguns comandos começam com letras diferentes, como A, R, X, Y, Z, N, I e J.
A: Desempenha um papel na orientação da ferramenta em torno do eixo x.
X, Y, Z: Estas letras representam a orientação da ferramenta em três dimensões.
N: Indica o número da linha.
R: R indica o raio dos arcos da máquina.
I e J: Estes valores ajudam a identificar o centro incremental dos arcos efectuados pela máquina.
Eis a lista de alguns códigos G básicos e o seu significado.
Códigos G para a lista de tornos CNC
Código G | Descrição |
G00 | Travessia rápida |
G01 | Interpolação linear |
G02 | Interpolação circular CW |
G03 | Interpolação circular CCW |
G04 | Dwell |
G09 | Paragem exacta |
G10 | Entrada de dados programável |
G20 | Entrada em polegadas |
G21 | Entrada em mm |
G22 | Função de verificação do curso armazenada em |
G23 | Função de verificação do curso armazenado desactivada |
Código G para lista de fresagem CNC
Códigos G | Descrição |
G00 | Travessia rápida |
G01 | Interpolação linear |
G02 | Interpolação circular CW |
G03 | Interpolação circular CCW |
G04 | Dwell |
G17 | Seleção do plano X Y |
G18 | Seleção do plano Z X |
G19 | Seleção do plano Y Z |
G28 | Regressar à posição de referência |
G30 | Retorno da 2ª, 3ª e 4ª posição de referência |
G40 | Cancelamento da compensação do cortador |
O que são códigos M?
Os códigos M são funções não geométricas da máquina e, tal como os códigos G, os códigos M começam pela letra "M". Estes códigos controlam funções diversas ou, por outras palavras, funções específicas do equipamento, tais como ligar e desligar o líquido de refrigeração, gerir a rotação do fuso e as mudanças de paletes.
Os códigos M são um conjunto de comandos auxiliares e, em comparação com as bases de programação do código G, podem ser mais especializados para várias máquinas e são mais adaptáveis e personalizáveis. Ao configurar comandos para máquinas CNC utilizando programas de letras, os códigos M só podem ser um comando por bloco, uma vez que a utilização de mais comandos num bloco pode levar a problemas de programação.
Eis a lista de alguns códigos M básicos e o seu significado:
Lista de códigos M do torno CNC
Códigos M | Descrição |
M00 | Paragem do programa |
M01 | Paragem opcional do programa |
M02 | Fim do programa |
M03 | O mandril começa a avançar CW |
M04 | Arranque do mandril em marcha-atrás CCW |
M05 | Paragem do fuso |
M08 | Líquido de refrigeração ligado |
M09 | Líquido de refrigeração desligado |
M29 | Modo de toque rígido |
M30 | Reposição do fim do programa |
M40 | Engrenagem do fuso no centro |
Lista de códigos M de fresagem CNC
Códigos M | Descrição |
M00 | Paragem do programa |
M01 | Paragem opcional do programa |
M02 | Fim do programa |
M03 | O mandril começa a avançar CW |
M04 | Arranque do mandril em marcha-atrás CCW |
M05 | Paragem do fuso |
M06 | Demasiada mudança |
M07 | Coolant ON - Névoa de líquido de refrigeração/Coolant through spindle |
M08 | Líquido de refrigeração ON - Líquido de refrigeração inundado |
M09 | Líquido de refrigeração desligado |
M19 | Orientação do fuso |
Dicas profissionais para programadores CNC
Eis algumas dicas para os programadores CNC principiantes aprenderem a programar sem terem de adotar uma abordagem de aprendizagem morosa e dominarem a programação CNC num instante.
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Dominar os princípios básicos
O domínio da programação básica CNC é inevitável para todos os programadores e operadores principiantes, uma vez que o software de programação CNC não é infalível na fase inicial.
A precisão da máquina CNC depende dos dados de entrada; os mecanicistas ou programadores têm de verificar se estão a introduzir as especificações corretas na máquina CNC.
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Personalizar as taxas de alimentação da máquina CNC
Embora os programadores invistam muito esforço para fazer com que os programas CNC funcionem de forma suave, eficiente e consistente para otimizar o processo de fabrico ao longo do tempo. É vital personalizar a programação da máquina CNC ou as taxas de alimentação do código g, dependendo dos resultados do produto final.
Por exemplo, uma máquina CNC indica uma velocidade e um avanço para cada linha de código que executa. Quando um operador de CNC solicita um fuso sem dar instruções de velocidade, a máquina volta frequentemente às suas últimas RPM definidas.
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Compreender os tipos de compensação de uma máquina CNC
A exatidão da programação CNC só pode ser verificada após o fim da fase de maquinagem, uma vez que factores imprevistos podem afetar os resultados, independentemente da exatidão dos códigos de programação da máquina CNC. Assim, a compensação das máquinas CNC é a ideia de permitir a contabilização de desvios inevitáveis.
A compensação é principalmente programada na máquina CNC manualmente ou utilizando ferramentas automáticas de pré-ajuste.
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Tentativa de simplificar a programação de máquinas CNC
Os códigos G são a prática padrão para a programação de máquinas CNC, mas são muito sofisticados e demorados. Assim, os ciclos fixos são introduzidos para reduzir o tempo de programação dos processos de maquinagem de furos e ajudar a simplificar a programação das máquinas CNC.
A indução de ciclos fixos no software de programação CNC pode automatizar o processo de criação de furos. Por exemplo, códigos como o G83 simplificam a programação de máquinas CNC, reduzindo os erros, poupando tempo e simplificando o fluxo de trabalho.
Aplicações da programação CNC em diferentes sectores
A programação CNC é amplamente utilizada em indústrias de todo o mundo, incluindo
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Médico
A maquinagem e a programação CNC ajudam a criar máquinas de ressonância magnética, ortóteses e até impressoras 3D para a indústria médica que geram peças anatómicas artificiais, incluindo substituições de articulações, implantes cranianos e restaurações dentárias.
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Aeroespacial
A indústria aeroespacial é outra indústria importante que utiliza a programação CNC. Produtos como motores de aviões, componentes de trens de aterragem, conectores eléctricos e hélices são produzidos por programadores CNC.
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Automóvel
Os programadores CNC criam peças de motores de automóveis, tais como cambotas, suportes, válvulas, componentes de suporte de automóveis ou cabeças cilíndricas.
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Defesa
A programação CNC pode ajudar a criar equipamento militar, como peças especializadas para mísseis, peças para aviões e equipamento de comunicação, respeitando os rigorosos requisitos governamentais.
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Construção
A maquinaria de código CNC pode construir várias casas ou edifícios residenciais. Os programadores CNC criam peças genuinamente quadradas que se encaixam perfeitamente no processo de montagem para ajudar os trabalhadores da construção civil a construir fundações sólidas.
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Produção de energia
A programação CNC pode criar componentes para turbinas eólicas, turbinas a gás, geradores, turbinas a vapor, caldeiras e outros equipamentos de produção de energia.
Palavras finais
A indústria de produção tem registado um enorme aumento na utilização da codificação e maquinação CNC. Graças à sua maquinaria sofisticada e grande precisão, é possível criar qualquer peça de trabalho com diversas formas geométricas e valores de tolerância. Este guia definitivo sobre codificação CNC ajudá-lo-á a compreender como funciona a codificação CNC e como dita as funções da maquinaria CNC.