Livro FIC Miolo_Programação, Preparação e Operação de Centro de Usinagem CNC

PROGRAMAÇÃO, PREPARAÇÃO E OPERAÇÃO DE CENTRO DE USINAGEM CNC FIC – FORMAÇÃO INICIAL CONTINUADA SIEMENS E FANUC

@ SENAI-SP, 2021 Material elaborado para a Formação Inicial Continuada, Curso de Programação, Preparação e Operação de Centro de Usinagem CNC, estruturado com base na Metodologia SENAI de Educação Profissional: SENAI - Departamento Regional de São Paulo. Elaboração, organização e revisão: Escola SENAI “Ary Torres” – CFP 1.12 • Moacir Antonio de Oliveira Júnior Parte das ilustrações foram alteradas ou feitas por: • Moacir Antonio de Oliveira Júnior Partes das fotografias foram feitas por: • Moacir Antonio de Oliveira Júnior

SUMÁRIO INTRODUÇÃO......................................................................................................................................................... 7 1. COMANDO NUMÉRICO...............................................................................................................................9 1.1 HISTÓRICO DO COMANDO NUMÉRICO COMPUTADORIZADO........................................................ 10 1.2 TIPOS DE COMANDOS..................................................................................................................... 12 1.3 MÁQUINAS CNC............................................................................................................................... 13 1.4 VANTAGENS E DESVANTAGENS DAS MÁQUINA CNC...................................................................... 13 2. MANUTENÇÃO BÁSICA..........................................................................................................................17 2.1 DEFINIÇÃO....................................................................................................................................... 17 2.2 TIPOS DE MANUTENÇÃO................................................................................................................. 17 2.3 MANUTENÇÃO EM MÁQUINAS OPERATRIZES................................................................................ 19 3. SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS....................................................................27 3.1 FLUIDOS........................................................................................................................................... 27 3.2 AR COMPRIMIDO.............................................................................................................................. 27 3.3 FLUIDO HIDRÁULICO....................................................................................................................... 27 3.4 LUBRIFICANTE................................................................................................................................. 27 3.5 UNIDADE HIDRÁULICA..................................................................................................................... 28 3.6 BOMBA HIDRÁULICA........................................................................................................................ 28 3.7 MANÔMETROS................................................................................................................................. 29 3.8 FILTROS............................................................................................................................................ 29 3.9 MANGUEIRAS E ENGATES................................................................................................................ 31 3.10 INDICADORES DE NÍVEIS............................................................................................................... 32 3.11 RESERVATÓRIOS............................................................................................................................ 32 3.12 ATUADORES................................................................................................................................... 33 3.13 VÁLVULAS DIRECIONAIS................................................................................................................ 34 3.14 COMPRESSORES............................................................................................................................ 34 3.15 CLASSIFICAÇÃO QUANTO À APLICAÇÃO....................................................................................... 35 3.16 FUNCIONAMENTO BÁSICO DOS COMPRESSORES....................................................................... 35 3.17 SECADORES DE AR......................................................................................................................... 36 3.18 UNIDADE DE CONSERVAÇÃO DE AR.............................................................................................. 37 3.19 FILTROS.......................................................................................................................................... 38 3.20 REGULADOR................................................................................................................................... 38 3.21 LUBRIFICADOR............................................................................................................................... 38 4. CENTRO DE USINAGEM CNC......................................................................................................... 39 4.1 ESTRUTURA DA MÁQUINA............................................................................................................... 39 4.2 CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS......................................................................................................... 41

4.3 NIVELAMENTO DA MÁQUINA........................................................................................................... 41 4.4 COMPONENTES COMANDADOS...................................................................................................... 42 5. MAGAZINE OU TROCADOR AUTOMÁTICO DE FERRAMENTAS...................... 47 5.1 SISTEMA DE TROCA DE FERRAMENTAS.......................................................................................... 47 5.2 TROCA AUTOMÁTICA DE FERRAMENTAS........................................................................................ 48 5.3 TROCA MANUAL DE FERRAMENTAS................................................................................................ 49 5.4 ACESSÓRIOS.................................................................................................................................... 49 6. SISTEMA DE COORDENADAS.......................................................................................................53 6.1 ORIGEM............................................................................................................................................ 53 6.2 REGRA DA MÃO DIREITA.................................................................................................................. 53 6.3 EIXOS................................................................................................................................................ 55 6.4 COORDENADAS ABSOLUTAS........................................................................................................... 56 6.5 COORDENADAS INCREMENTAIS...................................................................................................... 57 7. INTRODUÇÃO À TRIGONOMETRIA............................................................................................ 59 7.1 TEOREMA DE PITÁGORAS................................................................................................................ 60 7.2 FÓRMULAS BÁSICAS........................................................................................................................ 61 7.3 EXEMPLOS DE CÁLCULOS............................................................................................................... 61 7.4 CATETO OPOSTO............................................................................................................................. 61 7.5 HIPOTENUSA................................................................................................................................... 62 7.6 EXEMPLOS DE APLICAÇÕES ........................................................................................................... 63 8. PROGRAMAÇÃO CONVENCIONAL............................................................................................. 65 8.1 ESTRUTURA DO PROGRAMA........................................................................................................... 65 8.2 FUNÇÕES DE PROGRAMAÇÃO......................................................................................................... 65 8.3 CICLOS FIXOS DE USINAGEM PARA OS COMANDOS FANUC E SIEMENS........................................ 78 9. PROGRAMAÇÃO COM SOFTWARE..........................................................................................89 9.1 IMPORTAÇÃO DE ARQUIVOS........................................................................................................... 89 9.2 GERAÇÃO DE DESENHOS................................................................................................................ 89 9.3 DEFINIÇÃO DE PROCESSO DE USINAGEM...................................................................................... 89 9.4 GERAÇÃO DE CÓDIGOS NC.............................................................................................................. 89 9.5 TRANSMISSÃO DE DADOS............................................................................................................... 89 9.6 ARMAZENAMENTO DE DADOS......................................................................................................... 90 9.7 SIMULADOR..................................................................................................................................... 90 10. SISTEMA DE FIXAÇÃO......................................................................................................................... 91 10.1 SISTEMA DE FIXAÇÃO.................................................................................................................... 91 10.2 DIMENSÕES MÁXIMAS DE FERRAMENTAS.................................................................................... 91 10.3 PORTA-FERRAMENTAS.................................................................................................................. 93 11. PREPARAÇÃO E OPERAÇÃO DE MÁQUINAS................................................................... 95 11.1 REFERENCIAMENTO...................................................................................................................... 95 11.2 EDIÇÃO DE PROGRAMAS............................................................................................................... 95 11.3 SIMULAÇÃO DE PROGRAMAS........................................................................................................ 95

11.4 FIXAÇÃO DE PEÇAS........................................................................................................................ 96 11.5 FIXAÇÃO DE FERRAMENTAS.......................................................................................................... 96 11.6 MOVIMENTAÇÃO DE EIXOS (JOG).................................................................................................. 96 11.7 MODO MDI (MANUAL DATA INPUT)............................................................................................... 96 11.8 MODO AUTOMÁTICO...................................................................................................................... 97 11.9 CONTÍNUO..................................................................................................................................... 97 11.10 CORREÇÃO DE DESGASTE FERRAMENTA.................................................................................... 97 12. OPERAÇÃO DO COMANDO CNC FANUC PARA CENTRO ....................................99 12.1 PAINEL DE COMANDO.................................................................................................................... 99 12.2 PAINEL DE EXIBIÇÃO.................................................................................................................... 100 12.3 PAINEL DE PROGRAMAÇÃO......................................................................................................... 100 12.4 PAINEL DE OPERAÇÃO................................................................................................................. 101 12.5 PAINEL DE EXECUÇÃO................................................................................................................. 102 12.6 OUTROS ITENS DO PAINEL DE COMANDO.................................................................................. 103 12.7 OPERAÇÕES INICIAIS................................................................................................................... 103 12.8 MOVIMENTAR OS EIXOS MANUALMENTE................................................................................... 104 12.9 ENTRADA MANUAL DE DADOS (MDI)........................................................................................... 105 12.10 EDIÇÃO DE PROGRAMAS........................................................................................................... 105 12.11 SELECIONAR UM PROGRAMA EXISTENTE NO DIRETÓRIO....................................................... 106 12.12 PROCURAR UM DADO NO PROGRAMA...................................................................................... 106 12.13 INSERIR DADOS NO PROGRAMA............................................................................................... 106 12.14 ALTERAR DADOS NO PROGRAMA.............................................................................................. 107 12.15 APAGAR DADOS NO PROGRAMA............................................................................................... 107 12.16 APAGAR UM BLOCO DO PROGRAMA......................................................................................... 107 12.17 APAGAR VÁRIOS BLOCOS DO PROGRAMA................................................................................ 107 12.18 APAGAR UM PROGRAMA............................................................................................................ 107 12.19 APAGAR TODOS OS PROGRAMAS.............................................................................................. 107 12.20 EDIÇÃO DE PROGRAMAS COM FUNÇÕES EXTENDIDAS............................................................ 108 12.21 PRESET DE FERRAMENTAS........................................................................................................ 112 10.22 CORREÇÃO DE DESGASTE DA FERRAMENTA............................................................................ 113 10.23 DEFINIÇÃO DO ZERO-PEÇA....................................................................................................... 114 13. OPERAÇÃO DO COMANDO CNC SIEMENS PARA CENTRO................................. 117 13.1 PAINEL DE COMANDO DA LINHA D – COMANDO SIEMENS 828.................................................. 117 13.2 PAINEL DE EXIBIÇÃO.................................................................................................................... 117 13.3 PAINEL DE PROGRAMAÇÃO......................................................................................................... 118 13.4 PAINEL DE OPERAÇÃO................................................................................................................. 119 13.5 PAINEL REMOTO.......................................................................................................................... 120 13.6 OPERAÇÕES INICIAIS................................................................................................................... 121 13.7 OPERAR O COMANDO ATRAVÉS DA FUNÇÃO T,S,M.................................................................... 123 13.8 POSICIONAMENTO DOS EIXOS ATRAVÉS DA FUNÇÃO POSIÇÃO .............................................. 125 13.9 CARREGAR AS FERRAMENTAS NO MAGAZINE (TAF) ATRAVÉS DO EIXO-ÁRVORE ..................... 126 13.10 ENTRADA MANUAL DE DADOS (MDA)........................................................................................ 126 13.11 EDIÇÃO DE PROGRAMAS .......................................................................................................... 126 13.12 COPIAR UMA PARTE DO PROGRAMA ........................................................................................ 129 13.13 APAGAR BLOCOS DO PROGRAMA ............................................................................................. 129

13.14 PROGRAMAÇÃO DE CICLOS DE FORMA INTERATIVA ............................................................... 129 13.15 ALTERAR DADOS DOS CICLOS DE FORMA INTERARIVA ........................................................... 129 13.16 COMUNICAÇÃO DE DADOS ....................................................................................................... 130 13.17 COMUNICAÇÃO ATRAVÉS DA REDE ETHERNET ....................................................................... 132 13.18 TESTE DE PROGRAMAS............................................................................................................. 133 13.19 REFERÊNCIAS DE FERRAMENTA................................................................................................ 136 13.20 PRESET DE FERRAMENTAS FEITO FORA DA MÁQUINA............................................................. 140 13.21 PREENCHER OS DADOS DAS FERRAMENTAS........................................................................... 140 13.22 DESGASTE DE FERRAMENTAS .................................................................................................. 141 13.23 DEFINIÇÃO DO ZERO PEÇA........................................................................................................ 142 13.24 EXECUÇÃO DE PROGRAMAS...................................................................................................... 148 14. FERRAMENTAS PARA CENTRO CNC................................................................................... 153 14.1 INFORMAÇÕES GERAIS................................................................................................................ 153 14.2 CONCEITOS BÁSICOS DE USINAGEM.......................................................................................... 153 REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA...........................................................................................................162 ATIVIDADES PRÁTICAS DO ALUNO..............................................................................................163 CADERNO DE RESPOSTAS CENTRO CNC DO ALUNO..................................................215

INTRODUÇÃO O objetivo deste material é fornecer informações para a programação e operação de má- quinas de usinagem por comando numérico. Devido à necessidade de maiores produções e ao crescente desenvolvimento dos sistemas automatizados, torna-se cada vez mais importante a otimização dos processos; para tanto, o domínio dos modernos conceitos de programação para usinagem torna-se imprescindível. A usinagem por CNC é, no momento, o que há de mais avançado para a automação do processo de fabricação, e visa conferir à peça: forma, dimensões, rugosidade, ou, ainda, uma combinação qualquer destes itens, dentro de tolerâncias dimensionais e geométricas especificadas em um projeto, com maior rapidez para atender às demandas tanto no que diz respeito à produção como também à qualidade. Este material reúne definições, conceitos e aplicações das máquinas CNC, com ên- fase na parte de programação, tratando de códigos de linguagem EIA/ISO, ciclos fixos de usinagem, estrutura de programas e demais requisitos que permitam uma melhor utilização dos equipamentos. EIA: Eletronic Industries Association ISO: International Standard Organization CNC: Computer Numeric Command 7



COMANDO NUMÉRICO 1 Comando Numérico é um equipamento eletrônico com a capacidade de receber infor- mações através da entrada própria de dados (teclado, fita perfurada, cartão perfurado, fita magnética, disco magnético, disquete) ou diretamente de um sistema de computação. O Comando numérico tem a capacidade de compilar estas informações transformando-as em pulsos elétricos, amplificar estes sinais e transmiti-las em forma de comando para a máqui- na operatriz, de modo que esta realize as operações na sequência programada sem inter- venção do operador. O comando numérico é um recurso tecnológico utilizado em vários processos de fabri- cação, constituindo-se em um dos maiores desenvolvimentos para a automatização de má- quinas operatrizes destinadas à usinagem de peças seriadas ou não, além de uma infinida- de de aplicações dentro e fora das indústrias do setor da metalmecânica. Apesar de representar um alto investimento inicial, o Comando Numérico, quando apli- cado corretamente, apresenta vantagens que permitem que o investimento inicial seja ra- pidamente amortizado. Controle Numérico é a designação de um processo no qual as máquinas são controladas por meio de uma série de instruções codificadas. O termo “numérico” vem do fato de que estas instruções codificadas são fornecidas à máquina principalmente sob a forma de nú- meros, embora letras e outros símbolos também sejam utilizados. Quando usamos a expressão C. N. (Comando Numérico) e C. N. C (Comando Numérico Computadorizado) estamos falando da mesma tecnologia (entrada de dados através de nú- meros). O Comando Numérico (C.N.) realiza a leitura através da entrada de dados (fita per- furada, magnética, etc) sem memorizar o programa, ou seja, para cada ciclo deve-se iniciar a entrada de dados, não permitindo a intervenção do operador até finalizar o programa. Se tiver necessidade de correções na programação deverá ser gerada uma nova entrada (prati- camente não se usa mais este processo de inserção de dados) e iniciar novamente o proces- so. Já no Comando Numérico Computadorizado (C. N. C.), através do hardware e software incorporado à máquina, os dados carregados são memorizados, possibilitando inserir da- dos diretamente no comando, criar e editar programas, ajustar dados de ferramenta, alterar parâmetros, parar e iniciar programas em qualquer ponto, ou seja, interagir diretamente com as ações da máquina durante todo o processo de usinagem. Figura 1.1 – Uma das primeiras máquinas com C.N. 9 Fonte: http://slideplayer.com.br/slide/1748812/ 04/02/2020-11:48.

PROGRAMAÇÃO, PREPARAÇÃO E OPERAÇÃO DE CENTRO DE USINAGEM CNC Figura 1.2 – Exemplo de entrada de dados por fita perfurada. Fonte: http://reader21.docslide.net/store21/html5/222016/55cf9833550346d033963192/bg11.png – 04/02/2020-11:48. 1.1 HISTÓRICO DO COMANDO NUMÉRICO COMPUTADORIZADO Durante a 2ª guerra mundial surgiu, no setor de defesa industrial dos E.U.A., a necessi- dade de se produzir “cames” complexos (semelhante aos utilizados em máquinas automá- ticas) dentro de tolerâncias rígidas. Estes cames eram produzidos artesanalmente através de um processo complexo e demorado, exigindo muita técnica e habilidade do trabalhador, tornando difícil a produção destes cames com a precisão desejada. Na mesma época, a fábrica de helicópteros (The Parsons Company) dos E.U.A. encontrava grande dificuldade para produzir o perfil exato das hélices. Para isto, tinha que fabricar mais de 50 gabaritos diferentes em virtude da variação da forma da seção transversal da hélice ao longo de seu comprimento. Os engenheiros desta companhia, baseados no processo de fabricação de cames, desenvolveram, em um computador, rotinas de cálculos para deter- minar as coordenadas “X” e “Y” da curva desejada para os gabaritos. Isto resolveu parcial- mente o problema, já que as coordenadas tinham que ser lidas e transferidas manualmente para a máquina, gerando as mesmas dificuldades e morosidade do processo de fabricação de cames. Aperfeiçoando o processo, os engenheiros diminuíram a distância entre um posiciona- mento e outro, recalculando as diversas posições ao longo da curva e utilizando, desta vez, uma fresadora convencional. Posicionando manualmente a ferramenta, de acordo com as coordenadas calculadas, o resultado foi uma curva contínua bastante próxima da desejada. O passo seguinte foi decisivo para o aparecimento do CNC. Surgiu a ideia de substituir o posicionamento manual da fresadora por um posicionamento automático controlado pelo computador, que também executaria os cálculos das coordenadas da curva ao longo da trajetória. Em 1952, no laboratório de Servomecanismo do “Massachussets Institute of Technolo- gy” (MIT), foi produzido o primeiro protótipo de uma máquina ferramenta com CNC. Este protótipo logo despertou o interesse dos construtores de máquinas que se empenharam na pesquisa e desenvolvimento desta área. As primeiras máquinas CN foram instaladas na indústria aeronáutica dos EUA em 1957. A partir desta data os equipamentos foram se sofisticando até que, no final de 1958, foi intro- duzido na máquina um trocador automático de ferramentas. Foi no final da década de 50 que teve início o projeto de máquinas específicas equi- padas com controle numérico computadorizado, ao invés de adaptações em máquinas 10 convencionais.

Figura 1.3 – Máquina convencional equipada com C.N. Fonte: http://www.protoptimus.com.br/maquinas-cnc-historia-comando-numerico-computadorizado/ 04/02/2020-11:48. 1. Comando numérico Figura 1.4 – Centro de usinagem com C.N.C. Fonte: https://pdf.directindustry.com/pdf/hardinge-bridgeport/xr-600-5ax/7287-62928.html-04/02/2020-11:48. No Brasil, as primeiras aplicações de CN ocorreram em 1967, sendo a primeira máquina 11 fabricada em 1971. Hoje, já existem Sistemas Flexíveis de Manufatura (FMS), ou seja, não são máquinas isoladas e, sim, máquinas integradas com a utilização de robôs e empregan- do o conceito da indústria 4.0. Os equipamentos comandados com controle numérico se diferenciam dos convencionais por não necessitarem de acessórios que proporcionem o controle dos movimentos da má- quina, como: gabaritos, cames, limites etc. e, também, da interferência direta do operador. Estes movimentos são comandados através da entrada de dados e determinam os movi- mentos a serem executados, proporcionando uma condição mais favorável e flexível quan- do comparado com o equipamento convencional, garantindo a fabricação de peças com maior precisão, repetibilidade, usinagem de perfis complexos, conformidade, qualidade, otimização de ferramental e rapidez. As máquinas equipadas com controle numérico, além do objetivo inicial de solucionar problemas de usinagem de peças de grande complexidade, vieram a auxiliar na redução de tempos improdutivos com a otimização de processos, desenvolvimento de ferramentas de corte, acessórios, dispositivos de fixação e softwares dedicados para CAD (Desenho As- sistido por Computador), CAM (Manufatura Assistida por Computador) e CAE (Engenharia Assistida por Computador).

PROGRAMAÇÃO, PREPARAÇÃO E OPERAÇÃO DE CENTRO DE USINAGEM CNC 1.2 TIPOS DE COMANDOS Os tipos de comandos classificados de acordo com a forma de deslocamento que a má- quina pode executar são: Comando ponto a ponto; Comando de percurso; Comando de trajetória. 1.2.1 O comando ponto a ponto É indicado quando é necessário realizar somente posicionamentos com deslocamento rápido em determinados pontos programados. O deslocamento sempre ocorre em movi- mentos paralelos aos eixos programados, em avanço rápido, e não permitem a usinagem entre os pontos. O posicionamento, a precisão e a repetibilidade dos deslocamentos aten- dem a faixa de tolerância especificada pelo fabricante. Figura 1.5 – Exemplo de comando ponto a ponto. 1.2.2 O comando de percurso É a melhoria tecnológica do comando ponto a ponto. Neste comando é possível fazer a usinagem entre os pontos determinados em avanço de corte programado, mas somente com deslocamento paralelo aos eixos geométricos da máquina e possiblidade de movimen- to de um eixo por vez. O posicionamento, a precisão e a repetibilidade dos deslocamentos atendem a faixa de tolerância especificada pelo fabricante. Figura 1.6 – Exemplo de comando de percurso. 12

1.2.3 O comando de trajetória Representa à evolução do comando de percurso. Neste comando é possível interpola- ção de vários eixos com avanço programado entre os pontos. O movimento é calculado e controlado durante toda a trajetória da ferramenta na faixa de precisão do equipamento, gerando trajetórias complexas e a possiblidade de movimentos simultâneos e conjugados entre vários eixos controlados. O posicionamento, a precisão e a repetibilidade dos deslo- camentos atendem a faixa de tolerância especificada pelo fabricante. Figura 1.7 – Exemplos de comando de trajetória. 1.3 MÁQUINAS CNC 1. Comando numérico Apesar das máquinas a CNC terem uma versatilidade muito grande, não devemos utili- zá-las em todos os problemas de usinagem que surgirem em virtude do custo final. Como regra geral, a seleção de peças para usinagem nestas máquinas deve se enquadrar nos se- guintes requisitos básicos: • Peças geometricamente complexas e de maior precisão; • Peças de pequenos e médios lotes; • Menor espaço de tempo entre projeto e fabricação (protótipos); • Produtos com ciclo de vida curto; • Otimização de ferramentas de corte. É lógico que não são apenas estes requisitos que podem ser considerados. Em cada pro- jeto deve-se sempre analisar de maneira detalhada a viabilidade técnica para utilização de máquinas de controle numérico, pois o retorno do capital investido pode se dar em um pra- zo maior que o esperado ou ele pode não ocorrer. 1.4 VANTAGENS E DESVANTAGENS DAS MÁQUINA CNC 1.4.1 Vantagens 13 Seguem abaixo as principais vantagens que o uso da máquina a CNC pode proporcionar quando comparada ao uso de máquinas convencionais: • Menor tempo de preparação da máquina; • Possibilidade de preset de ferramentas fora da máquina; • Não necessita de grande número de dispositivos especiais; • Dispensa a fabricação de gabaritos; • Grande precisão dimensional. • Contornos complexos; • Alta precisão de repetibilidade de peça para peça; • Alta produtividade;

PROGRAMAÇÃO, PREPARAÇÃO E OPERAÇÃO DE CENTRO DE USINAGEM CNC • Otimização de ferramentas; • Índice de refugos reduzido; • Menor tempo de inspeção; • Redução da quantidade de máquinas; • Etc. As máquinas a CNC não apresentam apenas vantagens. 1.4.2 Desvantagens A seguir relacionamos algumas desvantagens quando se decide pela compra de máqui- nas com esta tecnologia: • Alto custo inicial da máquina (valor pago pelo equipamento); • Aquisição de ferramental específico para aproveitamento dos parâmetros de corte; • Necessidade de um planejamento rigoroso de manutenção preventiva; • O custo de manutenção corretiva, quando existir, é alto; • Mão-de-obra especializada; • Acessórios de fixação específicos; • Necessidade de aquisição de software de CAM para usinagens de superfícies ou geo- metrias complexas. Atualmente, a maioria das máquinas possuem comandos com sistemas gráficos intera- tivos como interface homem/máquina para facilitar a programação. Estes sistemas gráficos podem ser definidos em: • Sistemas com a linguagem; • Sistemas sem linguagem. Podemos definir o sistema gráfico com linguagem simbólica quando são utilizados ele- mentos de contorno para definição da geometria, seleção de ferramentas e blocos parame- trizados através de representações gráficas interativas. Podemos definir o sistema gráfico sem linguagem quando são apresentados por meio de ícones, teclas funcionais e mouse para facilitar a manipulação destes dados. 14 Figura 1.8 – Exemplo de comando com linguagem simbólica. Fonte: http://www.anilam.it/cnc5000MK.htm – 08/12/2016 – 13:28.

Figura 1.9 – exemplo de comando com linguagem simbólica. 1. Comando numérico Fonte: Manual de programação e operação CNC, empresa Romi. Figura 1.10 – Exemplo de uso de recursos disponíveis como: mouse e teclas funcionais. Fonte: https://www.google.com/Fagie-charmilles-ac-progress-vp2-cnc-wire-cut-edm-machine-04/02/2020. 15



MANUTENÇÃO BÁSICA 2 2.1 DEFINIÇÃO Nos últimos 50 anos a manutenção evoluiu de forma singular, passando de “mal-necessário” para uma área estratégica nas empresas. Para se entender melhor esta evolução e o papel da manuten- ção na indústria atual e futura segue um breve histórico: • Primeira Geração da Manutenção (até a década de 1950): a manutenção agia ba- sicamente nas emergências, quando as máquinas paravam de produzir, e sua função era restabelecer o funcionamento de máquinas e equipamentos que apresentaram perda de função. • Segunda Geração da Manutenção (da década de 1950 a meados da década de 1970): a industrialização cresce, a produtividade e os custos passam a ser fatores de preocu- pação das indústrias que exigem da manutenção melhor planejamento e controle das atividades, gerenciamento de custos e foco no aumento de vida útil dos equipamentos. • Terceira Geração da Manutenção (de meados da década de 1970 ao início do sé- culo XXI): os objetivos da manutenção são alterados, passando a fazer parte do pla- nejamento estratégico das empresas. O foco passa a ser a confiabilidade dos equi- pamentos. Reduz-se o foco na manutenção preventiva e se enfatiza a gestão do ciclo de vida dos ativos, análises de causa raiz e monitoramento e diagnóstico preciso das condições dos equipamentos. • Quarta Geração da Manutenção (em progresso): com o advento da Indústria 4.0, ou seja, a indústria na qual equipamentos e máquinas estão conectados a uma rede e podem ser monitorados, programados, reprogramados e até reparados a distância, os conceitos de manutenção mudam e, novamente, estão em grande evidencia. Nesta nova condição da indústria, com profissionais mais qualificados e preparados, muitas vezes assumindo diversas funções, o trabalho da manutenção tenderá a ocorrer com menor frequência e sempre programado. Considerando o exposto acima, a definição mais moderna e adequada para a manuten- ção da geração atual é definida por Kardec e Nascif (2010) como sendo: “Garantir a disponibilidade da função dos equipamentos e instalações de modo a atender a um processo de produção e à preservação do meio ambiente, com confiabilidade, segurança e custos adequados.” 2.2 TIPOS DE MANUTENÇÃO 2.2.1 Manutenção corretiva 17 A manutenção corretiva é a única estratégia da primeira geração da manutenção apre- sentada no tópico anterior. Trata-se de um processo de restabelecimento de funções perdi- das pela máquina, equipamento ou instalações, podendo ser programada ou não. Sempre que uma manutenção corretiva é executada, o equipamento já entrou em estado de falha, por isso o nome corretiva, correção de uma condição irregular.

A manutenção corretiva não deveria ser desejada para nenhum equipamento, afinal não se sabe quando ocorrerá e quais os danos que isto causará. Uma quebra pode impactar em danos a outros componentes, gerando custos desnecessários. A manutenção corretiva não programada é a manutenção feita de forma aleatória e emer- gencial. Este tipo de manutenção é muito oneroso a qualquer instituição, visto que não há pla- nejamento nem preparação antecipada de material. Também não se sabe ao certo quais serão os impactos da falha e a parada de forma abrupta do equipamento pode agravar a situação. Na manutenção corretiva programada, ainda que indesejada, a falha é prevista e analisa- da. Sabe-se o momento da parada do equipamento, que pode ocorrer de forma branda, e os impactos desta parada são conhecidos. 2.2.2 Manutenção preventiva Na segunda geração da manutenção, logo após a segunda guerra mundial, a manutenção começou a evitar que as falhas ocorressem ao invés de apenas corrigi-las após seu aconte- cimento. Este novo pensamento trouxe à tona a manutenção preventiva, ou seja, realizar a intervenção em componentes antes que percam sua função no sistema. Geralmente, se- guindo a orientação de manuais de fabricantes, de forma programada, faz-se uma interven- ção de modo a evitar que componentes entrem em estado de falha. Um bom exemplo deste tipo de manutenção são as trocas de lubrificante de equipamentos. NOTA: Esta tabela tem por objetivo orientar o usuário da máquina sobre os principais compo- nentes que devem ser inspecionados periodicamente. A periodicidade recomendada deverá ser reduzida de acordo com a severidade do ambiente e das condições d etrabalho em que a máquina esteja exposta. Esta hipótese deverá seranalisada pelo departamento de manutenção por meio de um acompanhamento do funcionamento e das condições dos componentes internos da máquina. PROGRAMAÇÃO, PREPARAÇÃO E OPERAÇÃO DE CENTRO DE USINAGEM CNC DIÁRIO SEMANAL MENSAL TABELA DE MANUTENÇÃO PREVENTIVA PERÍODO ITENS A SEREM INSPECIONADOS PELO OPERADOR Pré aquecer a máquina Verificar nível de óleo lubrificante Limpar filtros (tela) do tanque de fluído refrigerante Inspecionar pressões pneumáticas Inspecionar filtros do sistema pneumático Retirar excessos de cavacos da área de usinagem Verificar vazamento de ar comprimido Verificar vazamentos no sistema de lubrificação Verificar vazamentos no sistema de refrigeração Verificar nível e qualidade de fluído refrigerante Inspecionar lubrificador do sistema pneumático (limpeza e reabastecimento) Inspecionar proteções de cavacos Limpar o painel de operação externamente Inspecionar garras do T.A.F. Limpar por completo tanque de refrigeração 18 Limpar filtros e ventiladores do painel elétrico

2.2.3 Manutenção preditiva 2. Manutenção Básica Com a evolução dos equipamentos e instrumentos de medição, novos métodos de ana- lisar e medir grandezas nos equipamentos mudaram. Alguns deles também facilitaram o diagnóstico dos componentes de máquinas, equipamentos e instalações. Isto gerou uma mudança no modo de manter equipamentos disponíveis para operação, podendo levar componentes ao máximo de sua vida útil, trocando apenas aqueles que já apresentaram al- gum tipo de falha funcional, ou seja, perda de rendimento. Métodos como analise de vibra- ções, ultrassonografia, raios-x e gama, termografia entre outros, incluindo inspeções sen- sitivas, permitem aos técnicos e engenheiros de manutenção definirem o momento exato para trocar um componente específico. O programa de manutenção de uma indústria deverá conter sempre todos estes tipos de manutenção, os quais poderão ser adotados, dependendo do equipamento ou compo- nente, e ainda, do processo no qual o equipamento se encontra. A manutenção define esta prioridade por meio de uma ferramenta conhecida como FMECA, que definirá a criticidade do equipamento, as características do componente e se este permite ou não a detecção de falhas por meio de monitoramento. 2.3 MANUTENÇÃO EM MÁQUINAS OPERATRIZES As máquinas operatrizes, em especial as comandadas por CNC (Comando Numérico Com- putadorizado), são extremamente complexas em sua construção, possuindo componentes mecânicos de alta precisão e sistemas informatizados que comandam todas as máquinas e componentes elétricos, pneumáticos e hidráulicos do sistema. Devido a estas caracterís- ticas, é essencial que o operador de máquinas a CNC seja altamente treinado e capacitado para entender os pontos de cuidado do equipamento. IMPORTANTE Todas as operações de manutenção DEVEM SER REALIZDAS COM A MÁQUINA DESLIGADA. Antes de executar qualquer trabalho de manutenção, desligue a máuqina pela chave geral Atenção! e trave-a com um cadeado para evitar sérios acidentes ou danos materiais. Máquina energizada Máquina desligada para atividades de manutenção Colocar o cadeado para travar a chave geral Porta do painel Chave geral elétrico Figura 2.1 – Chave geral da máquina. Fonte: Manual de instruções de manutenção Romi. 19

PROGRAMAÇÃO, PREPARAÇÃO E OPERAÇÃO DE CENTRO DE USINAGEM CNCDestacaremos, a seguir, alguns tópicos de elevada importância na manutenção destas máquinas. 2.3.1 Painel elétrico O painel elétrico de uma máquina é onde se encontra a maior parte dos componentes de comando elétrico do sistema. Quando uma máquina operatriz está funcionamento estes componentes estão recebendo e enviando energia num processo que apresenta aqueci- mento natural devido a perdas conhecidas de projeto. Este calor precisa ser dissipado. Por isso, o painel elétrico dos equipamentos possui entradas e saídas de ar, podendo ser força- das através de um ventilador ou ainda ocorrer naturalmente. Figura 2.2 – Fluxo de ar dentro do painel elétrico. Fonte: https://www.pfannenbergusa.com/pt-br/category/climatizacao-de-painel-eletrico/ Para painéis elétricos nos quais a circulação do ar é forçada, a entrada de ar deve receber um filtro para evitar a entrada de sujeira nos seus componentes. Este filtro deve estar sempre limpo, sendo de responsabilidade do operador verificá-lo a cada turno antes de ligar a máquina e limpá-lo caso haja a necessidade. Eventualmente, este filtro deverá ser substituído, conforme orientações do manual do fabricante, ou ainda se o operador identificar a necessidade da troca. No ambiente fabril, geralmente há muitas partículas suspensas. O filtro de ar do gabinete elétrico costuma ficar saturado em poucos dias de trabalho dependendo da quantidade de sujeira em suspensão. É altamente recomendável ter um filtro sobressalente para troca imediata enquanto o filtro sujo seja lavado e seco. Figura 2.3 – Filtro de ar de painéis elétricos. Fonte: https://www.pfannenbergusa.com/pt-br/climatizacao-de-paineis/ventiladores-com-filtro/grelha-com-filtro-pfba/ 2.3.2 Lubrificação e fluidos de corte A lubrificação é responsável pela redução do atrito entre duas peças que se movimen- tam. Uma das funções do lubrificante é fazer a interface entre estas peças com o objetivo de evitar o contato entre os materiais, estabelecendo um atrito viscoso, não mais um atrito aderente. Além disso, o lubrificante apresenta a função de mitigar a oxidação de matérias 20 metálicos. Como as máquinas operatrizes possuem grande parte de seus componentes fa-

bricados em aço ou ferro fundido, as partes que não podem receber pintura têm grande probabilidade de reagir com o oxigênio do ar e promover a oxidação, que deve ser evitada por meio da lubrificação adequada destas partes. Figura 2.4 – Fluído refrigerante. Fonte: https://www.grupoalltech.com.br/2018/12/16/sua-usinagem-nao-tem-que-ser-molhada/ Existem diversos métodos de lubrificação de componentes. Entre estes, os mais comuns 2. Manutenção Básica para máquinas operatrizes são: banho de óleo, centralizado, bombeamento a graxa e aplica- ção manual por pincel. Para cada método é necessária uma forma de controle e aplicação. 21 Dentre elas, as formas mais conhecidas são: verificação do nível de óleo dos reservatórios, aplicação de lubrificante por meio de bomba e aplicação de lubrificante superficial por pincel. Os lubrificantes podem ser classificados em: • Sólidos. • líquidos. • pastosos. • Os lubrificantes sólidos são geralmente utilizados em forma de pó e o mais comum é o grafite. Não há utilização deste tipo de lubrificante em máquinas operatrizes. • Os lubrificantes líquidos são fluidos desenvolvidos a partir do petróleo (minerais) ou por meio de processos químicos específicos (sintéticos) para conferir proprieda- des como a viscosidade e a baixa tensão de cisalhamento, o que confere a redução de atrito aos sistemas mecânicos. Lubrificantes podem ser aplicados nos sistemas hidráulicos de máquinas operatrizes, na lubrificação diária de barramentos e mesa e nos sistemas centralizados de lubrificação. É essencial que as recomendações do manual do fabricante sejam seguidas no momento da lubrificação. No manual será indicada a quantidade, o tipo, a frequência e a aplicação do lubrificante. • Os lubrificantes pastosos são as graxas. A graxa é um lubrificante constituído de um espessante (sabão metálico), disperso em um lubrificante líquido. O lubrificante lí- quido é o responsável pela lubrificação e o espessante oferece à graxa a consistência que garante que o lubrificante mantenha-se em seu lugar. As graxas são aplicadas em componentes que possuem baixas velocidades, baixas temperaturas e altos torques. Por isso, em máquinas operatrizes, são geralmente aplicadas em seus fusos e, em má- quinas a CNC, em fusos de esferas por meio do uso de bombas manuais. A quantidade de graxa e o tipo a ser utilizado deve sempre respeitar o manual do fabricante para evitar o risco de danificar o equipamento. Caso o tipo de espessante seja trocado, este pode reagir quimicamente com o espessante aplicado anteriormente. Pode, ainda, ocorrer aquecimento ou ineficiência da lubrificação se aplicado em quantidades aci- ma ou abaixo da recomendada.

Figura 2.5 – Rolamentos lubrificados a graxa (MOBIL).PROGRAMAÇÃO, PREPARAÇÃO E OPERAÇÃO DE CENTRO DE USINAGEM CNC Fonte: https://www.directindustry.com/pt/prod/exxonmobil-lubricants-petrol-spec/product-53295-1929300.html Outro fluido importante em máquinas operatrizes é o fluido de corte. O fluido de corte é responsável por lubrificar a interface de corte e refrigerar a ferramenta e a peça. No momen- to de corte do material a geração de calor é elevada, podendo elevar a temperatura da fer- ramenta a níveis que fazem o material perder suas propriedades. Por isso, é extremamente necessário o controle desta geração de calor. É aí que entram os fluidos de corte. Através de um jato direcionado à região de corte, o fluido troca calor com a ferramenta, a peça e os cavacos e lubrifica a interface entre eles, reduzindo o atrito e consequentemente a geração de calor. Os fluidos de corte podem ser classificados em ar, aquosos e óleos (DINIZ, 1999). O ar é utilizado para refrigerar e expulsar o cavaco em alguns processos de usinagem isentos de líquidos. Os fluidos aquosos podem ser a própria água ou fluidos formados de emulsões de óleo em água. As emulsões são conhecidas na indústria pelo nome de “óleos solúveis”. Este nome não é adequado, visto que o óleo não está dissolvido na água, mas disperso, devido a um aditivo chamado de emulsificante. Para este tipo de fluido alguns controles são necessários: • Controle da preparação: a preparação da solução deverá respeitar o método de mis- tura que o fabricante do fluido recomenda. Problemas relacionados à falta de cuida- do na mistura podem causar regiões do fluido com altas ou baixas concentrações, interferindo em seu desempenho. Outro ponto que necessita de cuidados especiais é a água que está sendo utilizada no preparo, pois suas características influenciam diretamente no desempenho do fluido. Algumas características a serem observadas e monitoradas são a dureza da água (concentração de sais de cálcio, magnésio e ferro dissolvidos na água) e sua concentração de cloretos, sulfatos e fosfatos solutos. O va- lor ideal da dureza é de 80-125 ppm, menos de 80 ppm de cloretos e sulfatos e menos de 30 ppm de fosfatos. A melhor forma de garantir a qualidade desta água é utilizando água desmineralizada e deionizada, que pode ser obtida por meio de equipamentos específicos para este fim. • Controle de concentração: após a adequada preparação do fluido, é importante mo- nitorar sua concentração, que pode ser prejudicada devido à evaporação e à perda de água durante a operação dos equipamentos. Esta perda pode ocorrer devido a salpicos, à nebulização ou a outros processos que, juntos, resultam em uma redução diária de 5 a 20% da concentração de água na mistura. A concentração inadequada resulta em de- sempenho baixo na troca de calor, contaminação microbiológica, corrosão da peça e de partes da máquina, danos à pintura da máquina, entre outros problemas, dependendo do tipo de fluido utilizado. O controle de concentração pode ser feito por um equipa- 22 mento conhecido como refratômetro e corrigido com a adição de água à mistura.

Figura 2.7 – Refratômetro. 2. Manutenção Básica Fonte: https://www.solucoesindustriais.com.br/empresa/instrumentacao/insmart-instrumentos- de-medicao-e-controle-digital/produtos/ instrumentacao/refratometro-manual • Contaminação microbiológica: a contaminação microbiológica dos fluidos de corte é responsável pela formação de borras e mau-cheiro dos fluidos após um período de operação. Para combater este mal, uma combinação de ações deve ser mantida. Uma delas é o controle, como já citado em um item anterior. A água é o principal motivo pela formação das colônias de bactérias ou fungos. A limpeza frequente das máqui- nas é outro fator de mitigação da formação de colônias de microrganismos no fluido. É importante manter limpos reservatórios, mangueiras, calhas e passagens do fluido, pois estes microrganismos se alimentam das sujeiras nas paredes destes componen- tes. Biocidas podem ser adicionados ao fluido como aditivo para evitar a proliferação das colônias de microrganismos, caso o fluido adquirido não possua tal aditivo e não reaja com ele. • Controle de pH: o controle de pH evita a corrosão de componentes da máquina e prejudica a formação de colônias de microrganismos, que precisam de um ambiente propício para sua formação. O pH pode ser medido com um instrumento chamado pHmêtro e corrigido com aditivos reguladores de pH. Figura 2.8 – pHmetro. Fonte: https://www.gehaka.com.br/produtos/linha-analitica/phmetro-de-bancada/pg3000 23

2.3.3 Sistema de refrigeração ABASTECIMENTO DOS SISTEMAS TIPOS DE VOLUME AJUSTE DO PERÍODO LIMPEZA DO VERIFICA- ÓLEO DO RESER- SISTEMA/ DE ABASTE- RESERVATÓRIO ÇÃO DOS VATÓRIO APLICAÇÃO CIMENTO/ DOSADORES SUBSTITIÇÃO A cada 12 1 Sistema de ISO VG68 1,8 litros 1,5 CC/ 100 horas A cada 12 meses lubrificação DIN 51502 injeção (max.) meses NA automática CG-LP PROGRAMAÇÃO, PREPARAÇÃO E OPERAÇÃO DE CENTRO DE USINAGEM CNC NA 2 Lubrificador ISOVG 10 50 ml 1 Gota/5 Verificação A cada 6 do sistema DIN 51502 ativações semanal meses NA pneumático CL-HI NA 3 Lubrificação ISOVG68 NA 3 8 horas NA manual do DIN 51502 aplicações cabeçote CG-LP móvel 4 Lubrificação GRAXA NA 3 8 horas NA manual da MOL aplicações placa YKOTE TP-42 5 Sistema de Fluído 80 litros NA conforme Mensal refrigeração minímo de (0,5m) 140 necessário com 60% litros (1,0m) de óleo mineral Figura 2.9 – Lista de lubrificantes aplicados ao equipamento, adaptada do manual de Manutenção Torno CNC. O sistema de refrigeração consiste de um reservatório, transportador de cavacos, moto bombas e tubulação completa. Possui rodízios de maneira que pode ser removido facilmente da máquina. Bomba de transferência Filtro de alta pressão Bomba da Bomba de limpeza das Washgun proteções Bomba de refrigeração pelo Bomba de refrigeração de centro da ferramenta corte externa Figura 2.10 – Sistema de refrigeração. Fonte: Manual de instrução de serviço Romi. 24

2.3.4 Limpeza do tanque de refrigeração 2. Manutenção Básica Primeiramente, antes de iniciar o procedimento a máquina deve ser desligada em se- guida todos os cabos e mangueiras que ligam o tanque do transportador a todos os outros subsistemas e a máquina devem ser desconectados. Feito isto, deve-se deslocar o tanque do transportador para fora do perímetro da máqui- na a fim de permitir a retirada do transportador de cavacos tampas e bombas sendo que ao final deste processo o tanque estará conforme ilustrado abaixo: Figura 2.11 – Transportador de cavacos. Fonte: Manual de instrução de serviço Romi. IMPORTANTE Limpar um filtro de cada vez, evitando que cavacos possam adentrar no compartimento de sucção da bomba. Finalizada a desmontagem do tanque o mesmo deve ser lavado e todos os resíduos ali dentro contidos devem ser retirados. Considerando um regime de trabalho de 44 horas semanais a limpeza do tanque do transportador deve ser realizada a cada 2 meses. Caso o regime de trabalho seja superior ao informado a frequência de limpeza deverá ser reduzida proporcionalmente. 2.3.5 Fluido refrigerante Como as máquinas a CNC podem operar com altas velocidades de corte nas usinagens é exigido que estas possuam um sistema de refrigeração que possibilite refrigerar, lubrificar e auxiliar na remoção dos cavacos. Estes sistemas geralmente podem trabalhar com dois valores de pressão (alta ou baixa) e alguns fabricantes adotam sistemas de refrigeração in- ternas em suas ferramentas. Para melhor garantia de eficiência do fluido na usinagem, recomenda-se que o óleo solú- vel seja diluído com água e que este ocupe 8% do total que o tanque da máquina suporta. Apesar do custo, os fluidos refrigerantes dos tipos sintético e semissintéticos são os mais eficientes. Por isso são os mais utilizados. 25



SISTEMAS HIDRÁULICOS 3 E PNEUMÁTICOS Para o maquinário a CNC, os sistemas hidráulicos e pneumáticos são essenciais para as funções de fixação de peças e ferramental, sendo necessária a observação dos cuidados com estes itens, tanto para o bom funcionamento da máquina quanto para questões de segurança. 3.1 FLUIDOS A princípio, deve-se compreender que todo elemento submetido a uma tubulação é con- siderado umfluído, pois em interpretações errôneas há a confusão de que o termo fluido se remete a uma substância no estado líquido. Para o maquinário a CNC, três fluidos merecem destaque. 3.2 AR COMPRIMIDO Fluido utilizado para os sistemas pneumáticos das máquinas a CNC, principalmente para a fixação de peças nos tornos e para as funções de fixação de ferramentas e limpeza interna de cones em centros de usinagem. 3.3 FLUIDO HIDRÁULICO Para as fixações de peças em usinagem pesada e que exijam maior segurança, é neces- sário o uso de sistemas hidráulicos, cujo fluido principal é o óleo, podendo este ser mineral (a base de petróleo) ou sintético. As especificações técnicas para o uso e a aplicação, bem como os cuidados no manuseio deste fluido, deverá estar de acordo com as recomendações dos fabricantes das máquinas e acompanhado da FISPQ (Ficha de Identificação e Seguran- ça de Produtos Químicos). 3.4 LUBRIFICANTE Este fluido, apresentado na condição oleosa ou em forma de graxa, tem por função criar uma levepelícula entre as partes móveis da máquina para minimizar os efeitos do atrito en- tre as superfícies. Assim como o fluido hidráulico, as especificações técnicas para o uso e a aplicação, bem como os cuidados no manuseio deste fluido, deverá estar de acordo com as recomendações dos fabricantes das máquinas e acompanhado da FISPQ (Ficha de Identifi- cação e Segurança de Produtos Químicos). 27

PROGRAMAÇÃO, PREPARAÇÃO E OPERAÇÃO DE CENTRO DE USINAGEM CNC3.5 UNIDADE HIDRÁULICA Nas máquinas a CNC que utilizam acionamentos hidráulicos há a necessidade de uma unidade hidráulica de potência, que reúne vários elementos hidráulicos descritos a seguir. Figura 3.1 – Unidade de hidráulica de potência. Fonte: http://www.hnsa.com.co/unidades-de-potencia-hidraulica/ A unidade hidráulica é utilizada para comando dos seguintes conjuntos: • Torre – Travamento do disco; • Placa ou Aparelho de pinça – comando do cilindro de abertura / fechamento; • Aparador de peças (acessório) – Avanço / recuo do braço; • Cabeçote móvel (acessório) – Avanço / recuo da manga; • Placa de 2 pressões (acessório). A unidade hidráulica fica localizada normalmente na parte traseira da máquina e deverá estar protegida por uma proteção metálica. Para acesso à unidade, deve-se remover a tam- pa frontal da proteção. Figura 3.2 – Unidade hidráulica de potência em detalhe. Fonte: http://www.hnsa.com.co/unidades-de-potencia-hidraulica/ 3.6 BOMBA HIDRÁULICA Em uma analogia simples podemos comparar a bomba hidráulica ao coração humano. A bomba é responsável pela transformação de energia mecânica, originada no acoplamento do motor elétrico, em energia hidráulica necessária para a movimentação dos atuadores hidráulicos, como os cilindros das placas de fixação dos tornos a CNC. As bombas mais usadas em máquinas a CNC são as bombas de palhetas, devido ao baixo 28 nível de emissão de ruído, fluxo hidráulico mais uniforme e melhores opções de manutenção.

Figura 3.3 – Bomba hidráulica de palhetas. Fonte: https://www.solucoesindustriais.com.br/empresa/automatizacao-e-robotica/serthi- hidraulica/produtos/bombas-e-motobombas/bombahidraulica-de-palheta Figura 3.4 – Detalhe interno da bomba hidráulica de palhetas. 3. Sistemas hidráulicos e pneumáticos Fonte: https://www.solucoesindustriais.com.br/empresa/automatizacao-e-robotica/serthi- hidraulica/produtos/bombas-e-motobombas/bomba-hidraulica-de-palheta 3.7 MANÔMETROS São os instrumentos utilizados para a visualização da pressão de ajuste no sistema hi- dráulico ou pneumático das máquinas e geralmente está ligada à válvula limitadora de pressão, que é o elemento hidráulico ou pneumático responsável pelo ajuste mencionado. 3.8 FILTROS Figura 3.5 – Manômetro. Fonte: https://www.lojadomecanico.com.br/produto/125026/21/159/manometro-200- psi-0120-psi-50mm-14-pol-npt-horizontal-mupac-chiaperini-3225 Nos sistemas hidráulicos e pneumáticos, os filtros têm a função de proteger o sistema das impurezas, internas e externas, evitando o mau funcionamento ou mesmo o engripamento das partes móveis dos equipamentos e componentes das máquinas a CNC. De forma mais usual, em unidades hidráulicas de máquinas a CNC, os filtros estão posi- cionados na linha de sucção da bomba e na linha de retorno do sistema. Bomba Bomba Filtro Filtro Linha de sucção Figura 3.6 – Filtro de sucção. 29 Fonte: https://www.profiltros.com.br/produtos/filtros-hidraulicos/filtros-hidraulicos-industriais

Nas linhas de sucção, os filtros mais usados são do tipo peneira, fabricados em tela. PROGRAMAÇÃO, PREPARAÇÃO E OPERAÇÃO DE CENTRO DE USINAGEM CNC Figura 3.7 – Elemento filtrante tipo peneira. Fonte: https://www.profiltros.com.br/produtos/filtros-hidraulicos/filtros-hidraulicos-industriais Já os filtros de retorno são fabricados de material poroso, tendo sua classificação em mícron (µm). Linha de Linha de Linha de sucção pressão retorno Bomba Filtro Figura 3.8 – Filtro na linha de retorno. Fonte: https://www.profiltros.com.br/produtos/filtros-hidraulicos/filtros-hidraulicos-industriais Geralmente, estes filtros são equipados com um visor de saturação para acompanha- mento da condição do elemento filtrante, além de uma válvula de retenção com mola, em paralelo ao elemento filtrante, que permite a passagem do óleo em caso de saturação do elemento, evitando danificar a carcaça do filtro e demais elementos da tubulação. Válvula de Caracaça retenção Elemento Copo filtrante Cartucho de aço Copo Elemento filtrante Tampa Vedação interna Vedação externa 30 Figura 3.9 – Detalhes do filtro de retorno. Fonte: https://ph.baldwinfilters.com/baldwin/en/baldwin-products

Vale salientar que a longevidade de um sistema hidráulico, em parte, depende da correta manutenção dos filtros, respeitando-se as recomendações de substituição e classificação do fabricante do equipamento hidráulico ou dos filtros propriamente ditos. 3.9 MANGUEIRAS E ENGATES Conforme sua aplicação nas máquinas a CNC, a transmissão do fluido é realizada por mangueiras de borracha com trançado em aço, podendo utilizar engates rápidos ou cone- xões tradicionais. Figura 3.10 – Engates rápidos. 3. Sistemas hidráulicos e pneumáticos Fonte: https://acoved.com.br/product/engates-hidraulica-alta-pressao-padrao/ 1. Um bujão é usado para tampar um orifício ou uma conexão aberta que esteja sendo usada. 2. Um niple faz ligações curtas entre componentes e ou conexões. 3. Um “T“ é utilizado para efetuar ligações em paralelo de um todo simple. 4. Um cotovelo de 900 é utilizado para mudar a direção da tubulação. Existem também cotovelos de 450 e 600. Uma bucha de redução permite a união de tubos de diâmetros diferentes. 5. Um união tem duas Uma luva de redução é usada para o mesmo roscas separadas por fim, com ambas as roscas fêmeas. uma porca externa para permitir que se Uma luva normal une dois tubos de mesmo efetue uma ligação sem diâmetro. a necessidade de se giraro cano. Um tampão fecha a extremidasde aberta de um tubo. Este tipo de cotovelo tem uma rosca fêmea e outra macho. Uma vávula globo é usada para estrangular o fluxo. Figura 3.11 – Formas e tipos de conexões. 31 Fonte: https://acoved.com.br/product/engates-hidraulica-alta-pressao-padrao/ Quando as unidades hidráulicas forem móveis, um cuidado especial deve ser tomado para que as mangueiras hidráulicas não estejam dobradas ou esticadas para que não ocor- ram obstruções do fluxo de óleo ou o desprendimento das mesmas.

Errado Errado Errado Certo Certo Certo Errado Errado Errado PROGRAMAÇÃO, PREPARAÇÃO E OPERAÇÃO DE CENTRO DE USINAGEM CNC Certo Certo Certo Figura 3.12 – Cuidados com mangueiras hidráulicas. Fonte: https://www.3gdirecoes.com/fornecedor-de-mangueiras-hidraulicas 3.10 INDICADORES DE NÍVEIS Na operação das máquinas a CNC, parte da manutenção diária é a verificação do nível do fluido hidráulico. Esta conferência é realizada através do indicador de nível que mostra de forma objetiva a quantidade de óleo no reservatório. Para uma correta operação do sistema hidráu- lico é desejável que o nível do fluido não seja inferior a ¾ da capacidade total do reservatório. Figura 3.13 – Indicadores de nível. Fonte: https://br.stauff.com/index.php?id=1189&L=11%2527 3.11 RESERVATÓRIOS Na operação dos sistemas hidráulicos o fluido precisa ser acondicionado até a necessida- de de seu uso. Esta função é realizada pelo reservatório hidráulico que, além de armazenar o fluido, tem a função de auxiliar a troca de calor do mesmo. Os sistemas de filtragem, nor- malmente, ficam instalados no reservatório. 32 Figura 3.14 – Reservatório hidráulico. Fonte: https://www.mokka-sensors.com.br/unidade-hidraulica/

3.12 ATUADORES 3. Sistemas hidráulicos e pneumáticos Os atuadores hidráulicos são utilizados nas máquinas a CNC com a função principal de fixação, seja para operações executadas em centros de usinagem. Em Centros a CNC de ver- sões econômicas, que não exigem longos períodos de fixação durante a usinagem de peças de materias leves, não ferrosos, as morsas podem ser de atuação pneumática. Para usina- gens, nestes casos, é necessária uma leitura detalhada sobre os limites quanto ao tempo de fixação, bem como seus intervalos de lubrificação. Figura 3.15 – Morsa com sujeição pneumática. Fonte: https://www.btfixo.com.br/produto/morsas/morsa-pneumatica-de-alta-pressao Quando utilizados cilindros hidráulicos na fixação de peças em operações nos centros de usinagem, os mesmos podem ser montados diretamente na mesa da máquina ou fazer par- te de um conjunto mecânico com dispositivos de fixação, muito utilizados para peças fun- didas e forjadas devido a suas formas que nem sempre favorecem a fixação para usinagem. Geralmente, a forma construtiva destes cilindros é mais simplificada em relação aos cilin- dros utilizados para as placas de fixação de tornos a CNC, podendo ser de haste giratória. Figura 3.16 – Cilindro hidráulico giratório. Fonte: http://www.drpromaq.com.br/produtos-padronizados/componentes-hidraulicos Figura 3.17 – Dispositivo de fixação com cilindros hidráulicos. 33 Fonte: http://www.drpromaq.com.br/produtos-padronizados/componentes-hidraulicos

3.13 VÁLVULAS DIRECIONAIS As válvulas de controle direcional, basicamente, possuem a função de abrir e fechar as vias de passagem do fluxo hidráulico enviado pela bomba, controlando sua direção. PROGRAMAÇÃO, PREPARAÇÃO E OPERAÇÃO DE CENTRO DE USINAGEM CNC Figura 3.18 – Válvula direcional. Fonte: https://www.solucoesindustriais.com.br/empresa/prestadores-de-servicos/abv-hidraulica/produtos/valvulas/valvula-direcional-hidraulica 1. Com a válvula 2. ... a vazão da bomba é 3. ... fazendo com que a direcional nesta posição dirígida para câmera traseira haste avence do cilíndro Bomba Válvula 4. Ao mesmo tempo, o óleo Válvula de direcional proveniente da câmara dianteira segurança é dirígido ao reservatório pela válvula direcional Reservatório 5. Quando a posição da válvula 6. ... fazendo com que a haste direcional é invertida, a vazão retorne sua posição inicial da bomba passa a ser dirigida para a câmera dianteira do cílindro.... Bomba Válvula direcional 7. Agora, o óleo provinente da 8. A válvula de segurança protege o sistema, devolvendo o excesso de câmara traseira do cílindro é óleo ao tanque, durante as reversões da válvula direcional e quando direcionado de volta ao tanque cessa o movimento do cílindro, tanto no avanço como retorno Figura 3.19 – Posicionamento de válvulas direcionais. Fonte: https://www.solucoesindustriais.com.br/empresa/prestadores-de-servicos/abv-hidraulica/produtos/valvulas/valvula-direcional-hidraulica. 3.14 COMPRESSORES O compressor é um equipamento eletromecânico, capaz de captar o ar do meio ambien- te e armazená-lo, sob alta pressão, num reservatório. Eles são utilizados para proporcionar 34 a elevação da pressão do ar.

3.15 CLASSIFICAÇÃO QUANTO À APLICAÇÃO 3. Sistemas hidráulicos e pneumáticos As características físicas de um compressor podem variar muito de acordo com atividade que ele desempenha. Veja as seguintes categorias: • Compressores de ar para serviços ordinários; • Compressores de ar para sistemas industriais; • Compressores de refrigeração. Os compressores de ar para serviços ordinários são fabricados em série, visando baixo custo inicial. Destinam-se normalmente a serviços de jateamento, limpeza, pintura, aciona- mento de pequenas máquinas pneumáticas etc. Os compressores de ar para sistemas industriais destinam-se às centrais encarregadas do suprimento de ar em unidades industriais. Embora possam ser máquinas de grande porte com custo aquisitivo e operacional elevados, são oferecidos em padrões básicos pelos fabri- cantes. Isto é possível porque as condições de operação dessas máquinas costumam variar pouco de um sistema para outro. Os compressores de refrigeração são máquinas desenvolvidas por certos fabricantes com vistas a essa aplicação. Operam com fluidos bastante específicos e em condições de sucção e descarga pouco variáveis, possibilitando a produção em série e até mesmo o fornecimen- to incluindo todos os demais equipamentos do sistema de refrigeração. 3.16 FUNCIONAMENTO BÁSICO DOS COMPRESSORES Nos compressores, a elevação de pressão é conseguida por meio da redução do volume ocupado pelo gás. Na operação dessas máquinas podem ser identificadas diversas fases, que constituem o ciclo de funcionamento: inicialmente, certa quantidade de gás é admitida no interior de uma câmara de compressão, que então é cerrada e sofre redução de volume. Finalmente, a câmara é aberta e o gás liberado para consumo. Trata-se, pois, de um proces- so intermitente, no qual a compressão propriamente dita é efetuada em sistema fechado, isto é, sem qualquer contato com a sucção e a descarga. Pode haver algumas diferenças en- tre os ciclos de funcionamento das máquinas dessa espécie, em função das características específicas de cada uma. Os compressores de maior uso na indústria são os alternativos, os de palhetas, os de fuso rosqueado, os de lóbulos, os centrífugos e os axiais. A pneumática vem ganhando espaço nas indústrias, mas por enquanto não é possível obter o ar comprimido sem a ajuda de um compressor, seja ele de qual tipo for. Outro benefício do ar comprimido é que, depois de utilizado, ele pode ser liberado na atmosfera sem prejuízo algum a este ambiente. Figura 3.20 – Compressor. 35 Fonte: https://www.ferramentaskennedy.com.br/118223/compressor-de-ar-100l-10-pes%C2%B3-csv10-100-pro-schulz-220v

PROGRAMAÇÃO, PREPARAÇÃO E OPERAÇÃO DE CENTRO DE USINAGEM CNC 3.17 SECADORES DE AR O secador de ar é um componente fundamental para o tratamento do ar, sendo respon- sável por eliminar a água deixando o ar, tecnicamente, seco. O processo de secagem depen- de do tipo do secador, que pode ser por refrigeração, por adsorção, entre outros. Quando não existe um secador de ar no compressor a umidade existente no ambiente é absorvida pelo equipamento e distribuída pelo sistema. A água proveniente da umidade prejudica a performance do compressor, gera danos nas ferramentas, nas mangueiras e au- menta o número de manutenções. De acordo com o equipamento, o secador pode fazer parte dele ou ser um acessório. É importante verificar a necessidade do componente para garantir a qualidade do ar e evitar danos ao sistema. Figura 3.21 – Secador de ar. Fonte: https://www.meritocomercial.com.br/secador-de-ar-comprimido-schulz-srs-60-compact-560-w- monofasico-220v-4001001008847-p1032823?utm_referrer=https%3A%2F%2Fwww.google.com%2F Reservatório By-pass Compressor Filtro rotativo grau 10 By-pass Secador Compressor Resfriador posterior Filtro Filtro alternativo a água grau 10 grau 6 By-pass Resfriador posterior Filtro Filtro Filtro a Ar grau 10 grau 6 grau AU Secador 36 Figura 3.22 – Sistema pneumático. Fonte: Manual de manutenção Senai SP.

3.18 UNIDADE DE CONSERVAÇÃO DE AR A unidade de conservação tem a finalidade de purificar o ar comprimido, ajustar uma pressão constante do ar e acrescentar uma fina neblina de óleo ao ar comprimido para fins de lubrificação. Devido a isso, a unidade de conservação aumenta consideravelmente a se- gurança de funcionamento dos equipamentos pneumáticos. A unidade de conservação também é conhecida como Lubrifil e é composta por um filtro, um regulador de pressão e um pequeno reservatório de óleo (lubrificador). Símbolo normal Símbolo simplificado 3. Sistemas hidráulicos e pneumáticos Figura 3.23 – Unidade de conservação para sistema pneumático e simbologia. Fonte: Manual de manutenção Senai SP. Pressostato Regulagem do Silenciadores (Supervisão lubrificador da pressão de Unidade de controle da trabalho) cortina de vedação (Eixo-árvore em centros Regulador de usinagem) da pressão de trablho Manômetro da pressão de trabalho Entrada de ar Copo p/ condensação de unidadse (Purgador) Copo do Visor de nível de óleo ou lubrificador condensação Figura 3.24 – Unidade de conservação para sistema pneumático. Fonte: Manual de instrução de serviço Romi. 37

3.19 FiltrosPROGRAMAÇÃO, PREPARAÇÃO E OPERAÇÃO DE CENTRO DE USINAGEM CNC O3.p19apeFl IfLu33n..T11d99RaFFmOiilltterrSnootssal dos filtros nas unidades de conservação de circuitos pneumáticos é remover paOrtícpualapOselspufaupsnepldefnuansmdaaesmnnetonactlaivldadoosssaffioilltstroreosqsnuansipauasnmiudeanndidetosasddedeocsosdnisseetecrvmoançaãs(oevrdávelvacuçirlãcauosi,todasetupcnaiedrucomureáitstoicesotscpé)n. eumáticos é rermemoovveerrOppaaprartítpcíeuclluafuslansdsuassmpueesnnpstaealnsdsnoaoscsfiivlntaroosscainovasasesuqanuoiidpsaademeqesundtioepscadomonseseinsrvtteaomçsãado(ovdáeslvciusirtlcaeusmi,toaastu(pavndáeolurvemusáletaitccso),.saétuadores etc). O frieOltmrofoivlfeturrnopcaiforutníncauclraieostnesuansdrpoeetnaessanspdnaoortcaíicvsuapslaaasordtsíocequaulriapqsaumdaeonndtaoosredqsoutesaisnpteadmsosaae(vsaáttelrvaupvlaaésss,sadatuoaaedtlorearmevséeesntctdo).ofiletrlaenmtee. nto fil- trante. O filtro funciona retendo as partículas do ar quando este passa através do elemento filtrante. O filtro funciona retendo as partículas do ar quando este passa através do elemento filtrante. FiFgiugrFFuaiiggr4uua0rraa3–44.F002i––l5tFFro–iillttrrFooiltro. Fonte: Manual de manutenção Senai SP. 3.20 Regulador 3.20 Regu3l.2a0doRregulador 3.20 REGULADOR O regulador de pressão limita a pressão que será enviada ao sistema pneumático. Esta O rergeOugularleadggOoeurmreldagéeduflpoaeridrteaodsrmsedãaepnopurrlaeiemlssmssietããanootaelimlepimirtaaeipsatrsaepãsraoseãspqosuãréeoevsqsissueãueraoásliezqeraánudvaeeinansvodieaamrdáaanoaeôonsmsivseiistaerteodmm.aaaapponneesuuimsmtáeátimctioc.aoE.psEtnasetaumático. Esta regulagermergeéugfulealaigtgaeemmmaéénfeufeiatailtmmaeamnntuaeanlemueaanlptmereeesnastãperoeesésaãvoipsérueavsilsiszuãaaoldizaéadnvaoisnmuoaamlnaizônamôdmeaetrtnroo.o. manômetro. Figura 41 – Regulador de pressão FiguFriagu3ra.2416––RRegeuglaudloarddoe rprdeesspãoressão. 3.21 Lubrificador Fonte: Manual de manutenção Senai SP. Figura 41 – Regulador de pressão 3.21 LU3.2B1RLuIbFriIfCicaAdDorOR 3O.2dptpe1enajsjppsuujpeOLeeaaupnnuuessuuttnrpssssoolmebtaadaaasoccrggOOoápooooiseefammtãiemmlppaaciuoolcppaarrabddooppdoaccedoornneeoooriefoeellmmaavicddnnclrrredppuooottacceerrlebmdiiooollssmmuummo..rcsbbiipirddEEeipprrfdiirooirréffssuciiiiiccammttmaaeeasoaadiidddddffcióóiideoodmmoooolleeerr..onrmooééddpaéaeeooprééopofffoddaaiveeameevvdnnnesoovvppeersrrdiirreeaanoaoopcceddvvtgreeeooeeeoferrnrrasaamvoovoo.vooeiEffooeeuurdssnnsrnnodiioetvvsscceeiittiicooeooeeaeómmnnunddrraameelvaacemmoiuuoaooppeemmfmoonnupdéaarrttenoopeemmppqcreeeeunueeiiqqomaaiimveoouuuunineeaimmaddadanndaaeeaampoponnppe.ddetteaaeeiiaqlffnírreellííocuccrraatueeuueosnnvvlllnaaaiççiiesddaaaddtdaaaeeeepdduddmóóeeeooómlleelalppssíeooeciirrssopeeullnttuusseeolltbbssummaarrrããbiiaaffroodmiirccaippefaaeeeinncnnvóieevvttaioeeluueednemmlldooatoeccááadiittlddiiuccodaaoobddisfeereeeiisfrddnntieeeaaecnamçnaa- junto ao ar comprimido a fim de favorecer o funcionamento e aumentar a vida do sistema pneumático e de seus componentes. Este óleo é enviado ao sistema por meio da diferença de pressão e velocidade na passagem do ar comprimido. FiguFFiirggauurraa344.222 7–– LL–uubbLrruiiffiibccraaiddfooicrr ador. Fonte: Manual de3m9anutenção Senai SP. 39 Figura 42 – Lubrificador 39 38

CENTRO DE USINAGEM CNC 4 Figura 4.1 – Cantro CNC Romi D800 com comando Fanuc. Fonte: Catálogo técnico Romi. 4.1 ESTRUTURA DA MÁQUINA 4.1.1 Eixo-árvore • Permite altas velocidades com variação contínua, garantindo excelente desempenho sob severas condições de corte em operações de plena potência. 4.1.2 Motorização • De motorização de alta potência e elevado torque. 4.1.3 Coluna • Dimensionada para suportar o conjunto do cabeçote, oferecendo excelente estabili- dade geométrica para todo o conjunto. 4.1.4 Trocador automático de ferramentas 39 • De alta confiabilidade e baixa manutenção.

PROGRAMAÇÃO, PREPARAÇÃO E OPERAÇÃO DE CENTRO DE USINAGEM CNC 4.1.5 Servomotores • Diretamente acoplados aos fusos de esfera de alta precisão, proporcionando excelen- te precisão de posicionamento e repetibilidade dos eixos. 4.1.6 Base • Robusta, concebida para absorver vibrações, proporcionando melhor acabamento das peças, maior durabilidade da máquina e das ferramentas de corte. Compacta, ocupa o mínimo espaço. 4.1.7 Mesas • Dimensionadas para suportar altas cargas com excelente estabilidade. Mesas supe- rior e inferior apoiadas em guias lineares, garantindo altas velocidades, excelente precisão de movimento e posicionamento dos eixos. 4 2 3 7 5 1 6 Figura 4.2 – Estrutura do centro de usiangem vertical. Fonte: Catálogo técnico Romi. 40

4.2 CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS TABELA 4.1 – DADOS TÉCNICOS DAS SÉRIES D600, D800 E D1000 AP D600 D800 D1000AP CABEÇOTE VERTICAL Cone da Árvore ISO 40 Rotação do fuso principal rpm 7.500 a 12.000 AVANÇOS Avanço rápido (eixos X / Y / Z) m/min 30 30 40 Avanço de corte programável m/min 8 8 20 PRECISÃO DE POSICIONAMENTO E REPETIBILIDADE Posicionamento (eixos X, Y e Z) mm 0,006 Repetibilidade (eixos X, Y e Z) mm 0,0025 CURSOS Longitudinal mm 600 800 1020 Transversal mm 530 530 610 Vertical mm 580 580 640 MESA 4. Centro de usinagem CNC Superfície da mesa Largura das ranhuras x distância Número de ranhuras (rasgos “T”) Peso admissível (uniformemente distribuído) TROCADOR AUTOMÁTICO DE FERRAMENTAS Capacidade de ferramentas un. 20 30 Diâmetro máximo da ferramenta mm 80 Comprimento máximo da ferramenta mm 150 Mandril da ferramenta BT / CAT / DIN Peso máximo da ferramenta kg 6 8 Peso máximo admissível no carrossel kg 68 102 Tempo de troca de ferramenta s6 4,6 CNC Modelo FANUC 0i-MD SIEMENS 828 D 4.3 NIVELAMENTO DA MÁQUINA 4.3.1 Introdução 41 É muito importante para a precisão e estabilidade geométrica da máquina que ela seja corretamente ancorada e precisamente nivelada. Esse procedimento é executado durante a instalação da máquina, e recomenda-se a ve- rificação do nivelamento após um mês e a cada seis meses. Para nivelar a máquina, é necessário ter 2 níveis de alta precisão (0,02mm/m), asseguran- do que a diferença de nivelamento longitudinalmente e transversalmente seja menor que 0,04mm/m. As bolhas sempre se movem para o lado mais alto. Apertando-se os parafusos no lado oposto, as bolhas serão trazidas para o centro do nível. Quando ambas as bolhas estiverem centralizadas, a máquina está nivelada.

PROGRAMAÇÃO, PREPARAÇÃO E OPERAÇÃO DE CENTRO DE USINAGEM CNC 4.3.2 Procedimentos: 1. Retirar todos os dispositivos de trava utilizados para transporte. 2. Posicionar os 2 níveis sobre a mesa, um no sentido longitudinal e outro no sentido transversal, conforme Figura 2. 3. Soltar todas as porcas de trava dos chumbadores e niveladores. 4. Movimentar o eixo “X” em todo seu curso nivelando a máquina no sentido “X”, atra- vés do ajuste dos niveladores. 5. Movimentar o eixo “Y” em todo seu curso nivelando a máquina no sentido “Y”, atra- vés do ajuste dos niveladores. 6. Após o nivelamento da máquina, deve-se travar todas as porcas de trava, e reco- menda-se verificar o nivelamento geral nos sentidos dos eixos “X” e “Y” novamente, para se ter garantia de que a máquina está corretamente nivelada. Indicadores de nível Porcas de trava do Nivelador chumbador Porca de trava do nivelador Figura 4.3 – Servo Motor. Fonte: Manual de instruções e serviços Romi. 4.4 COMPONENTES COMANDADOS 4.4.1 Sistema de acionamento dos eixos Servo motor O Servo motor é uma máquina eletromecânica, que apresenta movimento proporcional a um comando, ou seja, recebe um sinal de controle que verifica a posição atual para con- trolar o seu movimento, indo para a posição desejada com velocidade monitorada externa- mente sob feedback de um dispositivo denominado encoder. 42 Figura 4.4 – Servo Motor. Fonte: http://www.goding.com/DC-Motors.php-08/12/2016-14:10.

Fuso de esferas recirculantes 4. Centro de usinagem CNC Fuso de esferas é um atuador linear mecânico que traduz o movimento de rotação em movimento linear com pouquíssimo atrito. A haste do fuso de esferas é um eixo com rosca redonda que proporciona uma pista helicoidal para as esferas deslizarem e atuarem como um parafuso de esferas de precisão. É capaz de aplicar ou suportar altas cargas axiais. Um dos principais benefícios do fuso de esferas é promover o movimento linear para altas car- gas com o menor atrito possível e precisão pois os movimentos são “rolantes”. O conjunto da esfera atua como uma porca enquanto o veio roscado é o parafuso. Em contraste com os fusos convencionais, os fusos de esferas tendem a ser bastante volumosos devido à neces- sidade de ter um mecanismo para recircular as esferas. Figura 4.5 – Fuso de esferas recirculantes em corte. Fonte: http://www.mecparts.com.br/produtos-catalogos/guias-lineares/guias-de-rolos-aluminio. Guias lineares Guia linear é um sistema de movimentação baseado no princípio do rolamento. Possui contato de ponto (esferas recirculantes), gerando diversas vantagens como a redução de atrito, a suavidade na movimentação, a alta precisão de posicionamento, a alta capacidade de carga, o trabalho em alta velocidade, além de outros benefícios. As manutenções periódicas deste elemento são facilmente realizadas, pois as esferas são substituídas por novas quando detectada folga depois um longo período de uso. Figura 4.6 – Guia Linear. 43 Fonte: http://www.mectrol.com.br/mectrol/pt/produto/visualizar/codproduto/21/guia- linear-de-esferas-para-alta-carga-hg-series. html 08/12/2016-14:19.

PROGRAMAÇÃO, PREPARAÇÃO E OPERAÇÃO DE CENTRO DE USINAGEM CNC Fusos Guias lineares Figura 4.7 – Carro cruzado do Centro de Usinagem. Fonte: Catálogo técnico Romi. 4.4.2 Sistemas de medição Encoder Consiste em um dispositivo eletromecânico que conta ou reproduz pulsos elétricos a par- tir do movimento rotacional de seu eixo. Nos tornos a CNC ele é fixado no eixo de esferas recirculantes. A cada giro do eixo, um sistema de medição lê a escala, transformando os pulsos do disco em movimento linear dos eixos. Figura 4.8 – Encoder. Fonte: https://industrial.omron.eu/en/products/e6c2-c-e6c3-c 08/12/2016-14:35. Régua óptica É feita de uma tira de material transparente (vidro) com uma série de linhas paralelas igualmente espaçadas, sendo também as linhas da mesma largura. Geralmente, quando usadas como transdutores em máquinas ferramentas têm entre 20 e 200 linhas por milímetro e são usadas em pares. Uma delas é fixada à mesa da máquina 44 (régua), que pode ser de metal, devendo ser tão longa quanto o movimento máximo execu-

tado pela mesa (curso), enquanto a outra é fixa à estrutura da máquina (leitor). O sistema de leitura funciona de forma que, quando uma fonte luminosa for direcionada contra as réguas, os raios luminosos resultantes capturados por uma fotocélula serão convertidos em posição do eixo. Carro de escaneamento Escala linear de Diadur Fonte de luz Selando lábios Escaneamento eletrônico Bloco de montagem Figura 4.9 – Funcionamento da régua ótica. Fonte:  https://www.heidenhain.com.br/fileadmin/pdb/media/img/571470-2C_Linear_Encoders_For_Numerically_Controlled_Machine_Tools.pdf2. Esse sistema mede o deslocamento linear dos eixos (“X” , “Y” e “Z”) sem adicionar ne- 4. Centro de usinagem CNC nhum complemento mecânico para a transferencia de dados, diminuindo assim a possibi- lidade de erros. A fixação do conjunto da régua é feito através de suportes ajustáveis facili- tando o alinhamento. Durante a instalação da Régua Óptica dos eixos “X”, “Y” e “Z”, devem ser observadas as seguintes especificações geométricas: O paralelismo da parte superior do trilho da régua em relação a face inferior do sensor não deve exceder o desvio de 0,1mm / total. O paralelismo entre a face frontal do trilho e a face frontal do sensor não deve exceder o desvio de 0,1mm / total. Figura 4.10 – Alinhamento da régua ótica. Figura 4.11 – Controle do 45 alinhamento da régua ótica. Fonte:  Manual de instruções e serviços da Romi. Fonte:  Manual de instruções e serviços da Romi.



MAGAZINE OU TROCADOR 5 AUTOMÁTICO DE FERRAMENTAS 5.1 SISTEMA DE TROCA DE FERRAMENTAS Consiste em um dispositivo que permite o armazenamento de suportes de ferramenta e a troca rápida das mesmas, realizada com auxílio de um sistema de garras. Isto significa que a usinagem é interrompida pelo programa CNC e o trocador de ferramentas tira a nova ferramenta do magazine, trocando-a com a que está no eixo árvore. Esta, por sua vez, volta a sua respectiva posição no magazine de ferramentas. Os magazines possuem, geralmente, o que se chama de Lógica Direcional. Isto significa que, para trocar uma ferramenta por outra, o dispositivo deve girar num sentido tal que leve o menor tempo para atingir a ferramenta desejada, reduzindo o tempo. Figura 5.1 – Magazine de ferramentas para centro de usinagem. Fonte: http://www.domingosdeazevedo.com/_/rsrc/1472777413274/cam/fms2/trans/carac/CARROSSEL 31/10/2019-09:35. 47

PROGRAMAÇÃO, PREPARAÇÃO E OPERAÇÃO DE CENTRO DE USINAGEM CNC 5.2 TROCA AUTOMÁTICA DE FERRAMENTAS O Trocador Automático de Ferramentas é constituído basicamente por um sistema de giro e um sistema de deslocamento linear, os quais fazem toda a movimentação do conjun- to do disco porta ferramentas. Um motoredutor acoplado a um braço mecânico realiza o movimento de deslocamento linear do conjunto do disco porta ferramentas. Existem dois sensores de proximidade para indicar as posições de disco recuado e disco avançado. Sensor Motoredutor Sensor Braço articulado Conjunto do atuador localizador Conjunto das gamas Figura 5.2 – Magazine de ferramentas para centro de usinagem. Fonte: . Manual de instruções e serviços Romi. 5.2.1 Trocador automático de ferramentas, com dupla garra, para 30 posiçõe Figura 5.3 – Trocador de ferramentas Figura 5.4 – Trocador de para centro de usinagem. ferramentas dupla garra. Fonte: http://www.domingosdeazevedo.com/_/rsrc/1472777413274/cam/ Fonte: http://www.domingosdeazevedo.com/_/ rsrc/1472777413274/cam/fms2/trans/carac/CARROSSEL%20 48 fms2/trans/carac/CARROSSEL%20c%C3%B3pia.jpg?height=245&width=320. c%C3%B3pia.jpg?height=245&width=320.

5.3 TROCA MANUAL DE FERRAMENTAS 5. Magazine ou Trocador automático de ferramentas Quando não for possível a utilização do sistema de troca de ferramentas por magazine, outra opção é utilizar o método de troca manual de ferramentas, que consiste em remover a ferramenta do eixo árvore (posição de usinagem), manualmente, e substituí-la pela próxi- ma ferramenta a ser utilizada. Além da intervenção do operador no equipamento e, conse- quentemente, tempo maior para a troca, outra desvantagem está no fato de que o operador poderá se confundir durante a troca, abastecendo a máquina com uma ferramenta que não é a correta, ocasionando refugo (peça morta) ou ainda colisões no equipamento CNC. 5.4 ACESSÓRIOS 5.4.1 Quarto eixo Da mesma forma que na fresadora convencional, um conjunto divisor poderá ser adi- cionado ao centro de usinagem CNC para a fabricação de engrenagens, entalhes ou outras peças que necessitem deste recurso. Porém, este conjunto divisor normalmente também tem seu eixo de rotação e posicionamento controlado pelo controle CNC, ou seja, será pos- sível programar este posicionamento ou movimento de rotação no programa CNC. Figura 5.5 – 4° eixo para centro de usinagem CNC. Fonte: http://www.romi.com/wp-content/uploads/2015/11/Linha-D_mesa_mgr_400_2.jpg 31/10/2019-. 49

PROGRAMAÇÃO, PREPARAÇÃO E OPERAÇÃO DE CENTRO DE USINAGEM CNC5.4.2 Sensor de medição óptico e laser Alguns centros de usinagem CNC possuem sistema de medição óptico ou a laser. Trata-se de um acessório montado à máquina que é capaz de realizar medições ou verificações de ferramentas com precisão. Nestes sensores, a ferramenta se posiciona de tal forma que o feixe de luz ou o laser de- tecta sua presença e suas dimensões, podendo, assim, dar continuidade ao processo de usinagem ou, ainda, gerar um alarme de ferramenta quebrada. Além desta aplicação, estes sensores facilitam o trabalho durante o setup de máquina, momento em que o operador está abastecendo o centro de usinagem CNC (magazine) de ferramentas que serão utilizadas no processo. Com este recurso, o tempo é reduzido. Figura 5.6 – Medidor automático de ferramentas TS27R. Fonte: https://www.renishaw.com/en/ts27r-contact-tool-setting-probe--6090. Figura 5.7 – Medidor automático de ferramentas – NC4. Fonte: https://www.renishaw.com.br/pt/preset-de-ferramentas-sem-contato-nc4--6099. 50