Programação CNC explicada:como as máquinas alcançam precisão em peças complexas

Não há como discutir:as máquinas CNC são incrivelmente precisas. Sua capacidade de cortar com precisão ¼ da largura de um fio de cabelo humano (0,001”) os torna essenciais em qualquer oficina mecânica moderna.

No entanto, simplesmente ter a capacidade de realizar tais proezas é apenas metade da história. As máquinas por si só são inúteis sem o “controle numérico computadorizado” (ou CNC) automatizado correto:a instrução programada codificada que realmente torna essas máquinas tão impressionantes.

Embora as máquinas CNC possam usar um dos três tipos de métodos de programação de máquinas CNC – manual, conversacional, sistema CAM – nosso foco hoje está no mais versátil e preciso:a programação do sistema CAM. Por quê? Porque esse tipo de programação é usado quando a precisão de uma peça usinada CNC é escassa.

Código G e Código M:Fazendo a mágica acontecer

Um programa é uma sequência de código que informa à máquina CNC o que fazer. A linguagem de programação – composta por código G e código M – controla o maquinário CNC, permitindo a fabricação de peças precisa e repetível. Abordamos os detalhes do código G e do código M em um artigo anterior, mas é útil revisar o básico aqui.

Pense no código G como o mestre da ação, dizendo à máquina-ferramenta para onde ir (uma localização geométrica específica) e qual é o comando (como “movimento rápido”). O código M é o organizador de funções, atribuindo à máquina uma tarefa (“iniciar a rotação do fuso” ou “desligar o refrigerante”).

Portanto, embora os códigos de programação “G00G58X-120.Y-5” e “M82” possam parecer absurdos para olhos não treinados, eles fornecem orientações específicas que são vitais para a qualidade final da peça da máquina.

Um lembrete importante:a programação por si só não pode garantir qualidade; requer as ferramentas certas e maquinistas qualificados para operar um centro de máquina CNC em seu pico.

Como funciona o software?

Para criar um código de máquina CNC confiável, um engenheiro usa uma ferramenta de programação de manufatura auxiliada por computador (CAM). Um exemplo comum e padrão da indústria, Mastercam®, é um software que recebe informações de um engenheiro e envia o código G e o código M corretos para o projeto em um pós-processador (que possui software separado, vinculado ao Mastercam).

Existem diferentes pós-processadores, dependendo da máquina, porque alguns códigos M são específicos da máquina. No entanto, para facilitar a vida dos engenheiros, uma vez que o programa Mastercam é publicado em todas as máquinas, os códigos são atualizados automaticamente para cada máquina CNC.

Lembra quando dissemos que a “programação manual” não é tão moderna quanto a programação do sistema CAM? Ocasionalmente, um maquinista precisará editar manualmente um programa em seu centro de usinagem CNC, digitando fisicamente o código G ou código M quando ajustes forem necessários. Claro, isso requer um conhecimento geral de programação, das impressões das peças, de cada máquina específica e de codificação específica. A questão é:a programação CNC não é simplesmente uma questão de apertar o botão “iniciar” da máquina sem orientação e olhar especializado.

Acessórios seguros =tempo de ciclo mais rápido

A fixação da peça tem mais impacto na usinagem de um projeto do que muitas pessoas pensam. Os engenheiros precisam avaliar um acessório (que pode ser manual ou totalmente hidráulico), bem como o volume de produção antes de decidir quão agressivo será o programa (quão rápido as ferramentas funcionarão). Quanto mais seguro e rígido for o suporte de trabalho, mais agressiva será a operação da ferramenta de corte. Como os acessórios de alta qualidade são robustos, as ferramentas de corte podem ser empurradas para os limites superiores de seus pés de superfície por minuto (SFM) e carga de cavacos logo no início.

Programação:a parte final do processo

Embora muitas pessoas possam ver a programação como uma etapa inicial no processo de usinagem CNC, na verdade é a etapa final.

A grande maioria do tempo de um engenheiro é gasto antes de qualquer código ser produzido pelo software Mastercam. Aqui está o que um engenheiro insere no software para obter o código correto:

• Material sendo usinado
• Tipo de máquina
• Tolerância de peça
• Ferramentas necessárias para atingir a tolerância
• Tempo de ciclo
• Acabamento de superfície
• Design de luminárias

Tudo isso precisa ser determinado primeiro, o que torna a programação a etapa final do processo antes que qualquer programação de máquina CNC chegue ao chão de fábrica.

Como verificar a qualidade da programação

No início de um projeto, um cliente envia à oficina mecânica CNC modelos CAD (desenho auxiliado por computador) da peça fundida e da peça usinada acabada. Para testar a programação, o software Mastercam verifica se cada ferramenta irá aonde precisa e fará o que deve fazer. Ele usina virtualmente o modelo fundido bruto em um modelo de peça com acabamento CAM e, em seguida, verifica o modelo real da peça do cliente. Quaisquer diferenças são destacadas e comparadas para ajudar o programador a verificar seu trabalho.

Como outra verificação, um maquinista experiente no chão de fábrica executa um “ensaio de ferramentas” na primeira peça para garantir que o projeto atenda à prática. O maquinista executa o programa, mas com a ferramenta “cortando” o ar na frente da peça enquanto os operadores a visualizam. Eles fazem isso adicionando desgaste negativo suficiente a cada ferramenta para evitar que elas engatem na peça. Desta forma, a ferramenta se aproxima da peça para ver o movimento sem engatar.

Isso permite que o maquinista detecte quaisquer problemas, incluindo acúmulos de tolerância imprevistos. Por exemplo, o acesso à usinagem em torno dos grampos pode ser apertado, portanto esta é uma área de foco. Se houver dúvidas, o operador se reúne com o programador para revisar o programa e as alterações no percurso podem ser feitas instantaneamente. Com ferramentas CAM avançadas para programadores experientes, 99% dos programas não precisam de nenhuma alteração desde o início.



Esta captura de tela do software de programação Mastercam mostra o porta-ferramenta circular cinza e a ferramenta usinando a peça azul, deixando um traço amarelo de seu corte mais recente.

Essa primeira peça também passa por uma verificação de qualidade de “inspeção do primeiro artigo” pelo operador na bancada do centro de usinagem onde a peça é calibrada. Em seguida, ele vai para o laboratório de qualidade da oficina, onde os engenheiros de qualidade executam a peça em uma CMM (máquina de medição por coordenadas) para verificar e medir as características físicas geométricas da peça.

Treinamento para ser programador:aprendendo o processo

Como programar máquinas CNC é ensinado em muitas escolas técnicas, mas nada supera o treinamento prático. Muitas lojas oferecem estágios durante os quais o treinamento prático é enfatizado. Além disso, o Mastercam também oferece programas de treinamento e webinars online.

“O código não se escreve apenas.” Bem, isso meio que acontece! Se o engenheiro fornecer ao Mastercam as informações corretas, o software escreve o código. O mais importante é aplicar o processo e saber fabricar as peças. A revisão da impressão de uma peça e a determinação rápida de ferramentas de corte, tipo de máquina, tempo de ciclo, fixação, etc., acontecem com o tempo. Nenhum livro fornece esse conhecimento diário; tem que ser aprendido através da experiência.

Os operadores também recebem treinamento de processo do engenheiro que mostra detalhes do Mastercam e compartilha exatamente o que a ferramenta deve fazer, tornando o tempo gasto na frente do fuso muito mais produtivo.

Isso diz algo sobre os padrões de qualidade de uma oficina mecânica CNC quando sua especialidade é assumir projetos complexos com tolerâncias rigorosas e exigentes. A Stecker Machine se apoia em sua programação de máquinas CNC para ajudar a colocar os operadores na melhor posição para ter sucesso e fornecer peças de alta qualidade e precisão aos nossos clientes.

Sobre o autor

Dan garante que as máquinas da Stecker Machine funcionem rapidamente. Ele otimiza ferramentas e programas de corte para obter eficiência máxima, corrige quaisquer problemas de fabricação e projeta e seleciona ferramentas avançadas para novos trabalhos e melhorias de produtos. Tom é especialista em Mastercam da Stecker Machine. Ele cuida de toda a programação da fresadora CNC. Ele também projeta luminárias e dá suporte à produção.