A utilização de CNCs nas måquinas-ferramenta para moldes
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O CNC (Controlo NumÊrico Computorizado) Ê o interface entre o projeto de uma peça e a sua realização.
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Figura 1. CNC FAGOR 8060.
No CNC concentram-se todas as informaçþes, como a mĂĄquina, o projeto, a peça, a ferramenta e o operador. SĂŁo muitas as vertentes onde o CNC assume uma importância fundamental para a produtividade. Detalhando cada uma destas vertentes podemos comprovar a importância que o CNC assume. A mĂĄquina-ferramenta, que integra o CNC, pode ser um equipamento simples com apenas alguns eixos ou sistemas bastante complexos de vĂĄrias dezenas de eixos ou inclusive um conjunto de mĂĄquinas-ferramenta com vĂĄrios eixos cada uma (unidade exĂvel de fabrico), interagindo por vezes atravĂŠs de robots. A complexidade e arquitetura dependem apenas da peça e quantidades a fabricar bem como da exibilidade. O sistema CNC ĂŠ adaptado Ă mĂĄquina atravĂŠs de recursos de automação e recursos de sistemas de controlo, o que implica ser um sistema ĂĄgil e de fĂĄcil customização (ver grĂĄďŹ co seguinte:
Para que seja possĂvel uma integração ideal no momento da instalação da mĂĄquina-ferramenta na indĂşstria dos Moldes, o CNC possui ferramentas de ajuste e compensação, que permitem obter a mĂĄxima performance da mĂĄquina, como o sistema auto-tunning que executa uma sĂŠrie de testes e ajusta diversos parâmetros que otimizam a dinâmica da mĂĄquina, reservando o tĂŠcnico de CNC para si, apenas o ajuste ďŹ no. No dia-a-dia, o operador encontra tambĂŠm desaďŹ os, como executar um desbaste com trajetĂłrias suaves e raios de canto para que a ferramenta tenha a maior vida possĂvel ou fazer um acabamento, com muitas esquinas vivas e trajetĂłrias bruscas, que exigem muita precisĂŁo; para contornar estes desaďŹ os, o CNC disponibiliza um controlo de ajuste online que modiďŹ ca as aceleraçþes em vez de modiďŹ car o avanço de maquinação, poupando a mecânica da mĂĄquina e aumentando o tempo de vida da ferramenta. Esta funcionalidade contribui imenso para o aumento da produtividade sem modiďŹ car a qualidade do trabalho ďŹ nal. TambĂŠm para as mĂĄquinas de 5 eixos o CNC oferece funcionalidades que simpliďŹ cam a operação. Este tipo de mĂĄquinas pode ser separado em dois grandes grupos: 5 eixos contĂnuos ou verdadeiros e funcionamento em modo 3+2. No
Programa Peça
CNC PLC/GestĂŁo de PerifĂŠricos da MĂĄquina
Parâmetros CNC/Ajuste
Rotinas ParamĂŠtricas
Trabalho realizado Controlo da TrajetĂłria da Ferramenta
Figura 2. MĂĄquina CNC 6 eixos para moldes.
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a trajetĂłria calculada pelo sistema CAM; para que a peça seja corretamente executada, esta lista de pontos tem de ser processada no CNC de modo a reconstruir, da forma mais ďŹ el possĂvel, a trajetĂłria inicial projetada pelo CAD. Estes algoritmos usam diversas tĂŠcnicas matemĂĄticas de splines, nurbs, entre outras, bem como tĂŠcnicas de look-ahead para prever o perďŹ l de velocidade Ăłtimo para a trajetĂłria. O look-ahead ĂŠ um processo de leitura de blocos adiantado em relação ao ponto atual da ferramenta, que permite fazer a leitura do programa atĂŠ 2400 blocos, antes da execução fĂsica, o que permite ao CNC prever mudanças de trajetĂłria, adaptando a velocidade e melhorando o perďŹ l. Assim, o operador pode escolher qual o algoritmo que melhor se adequa ao trabalho a realizar, elegendo um que privilegie a velocidade de maquinação, quando se maquinam zonas moldantes onde se devem evitar mudanças de velocidade, ou elegendo um outro algoritmo que privilegie a precisĂŁo para maquinação de peças, que requerem um apertado controlo dimensional. O CNC deve permitir ao operador a possibilidade de ajustar este equilĂbrio, sem o risco de sair fora das tolerâncias aplicĂĄveis Ă peça. O CNC tem tambĂŠm como tarefa, gerir todos os armazĂŠns a localização e a vida das ferramentas; estas, podem estar num armazĂŠm de troca automĂĄtica ou num armazĂŠm de troca manual, por exemplo na bancada de trabalho, ou num outro tipo de armazĂŠm para ferramentas especiais. Um dos processos que pode ser utilizado para permitir que uma mĂĄquina trabalhe vĂĄrias horas seguidas e prevenir o desgaste da ferramenta ĂŠ o controlo automĂĄtico da vida da ferramenta; o CNC troca a ferramenta atual por outra igual, automaticamente. No entanto, o CNC deve conseguir que esta operação seja realizada pelo operador de forma completamente assĂncrona, ou seja, o operador pode a qualquer momento interromper a maquinação quando achar conveniente e substituir a ferramenta por outra chamada desde a linha de MDI (ordens enviadas de forma manual), sem necessitar de modiďŹ car o programa ou recomeçar/cortar o programa de maquinação. TambĂŠm deve ser possĂvel durante a interrupção
de um programa, aceder Ă aplicação de aferição para medir uma nova ferramenta e recomeçar a execução do programa, exatamente no ponto onde se encontrava no momento da aferição, sem o incĂłmodo de ter de voltar Ă linha zero do mesmo, minimizando o erro humano durante a operação da mĂĄquina, sendo um importante maximizador da produtividade. O operador ĂŠ decisivo na produtividade de uma mĂĄquina-ferramenta e a relação deste com o CNC tem de ser amigĂĄvel e confortĂĄvel, de modo a minimizar o erro humano e os tempos de nĂŁo produção; todas as funcionalidades descritas neste artigo tĂŞm de ser fĂĄceis de usar/operar e intuitivas para que sejam utilizadas, caso contrĂĄrio podem bloquear no operador. Detalhes, como o posicionamento e disposição das teclas, a posição ergonĂłmica do operador, o design da tela, a intensidade de brilho (a mais, cansa a vista e a menos exige mais esforço) do monitor, o tipo de informação entre outros, ĂŠ estudado ao pormenor. A formação em operar com o CNC ĂŠ decisiva na rentabilidade da mĂĄquina-ferramenta e as ajudas nesta vertente, podem ser obtidas atravĂŠs da inclusĂŁo de manuais dentro do CNC (mais ecolĂłgico), com acesso direto aos mesmos atravĂŠs da tecla de ajuda, que evita a navegação por manuais extensos e caso se busque ajuda para a programação, podem ser diretamente simulados os exemplos de programação, descritos nos manuais. Todos estes conceitos estĂŁo ao dispor da indĂşstria produtiva para ajudar a retirar o mĂĄximo rendimento do CNC e encontrar soluçþes e mĂŠtodos para melhorar a produtividade das mĂĄquinas-ferramenta na indĂşstria dos Moldes em Portugal. TambĂŠm do ponto de vista histĂłrico, o CNC ĂŠ de grande importância para a indĂşstria portuguesa de Moldes, conforme podemos comprovar pela seguinte citação, da Associação Nacional da IndĂşstria de Moldes: A indĂşstria de Moldes para matĂŠrias plĂĄsticas em Portugal teve o seu inĂcio em 1943 na Marinha Grande, Leiria, onde obteve um rĂĄpido crescimento, sendo esta indĂşstria replicada em Oliveira de AzemĂŠis, centros tradicionais da indĂşstria de vidro. Em 1955 iniciou-se a exportação com a venda dos primeiros moldes Ă GrĂŁ-Bretanha, sendo que em 1980, a indĂşstria portuguesa jĂĄ exportava para mais de 50 paĂses. Atualmente, o setor de moldes em Portugal possui cerca de 532 empresas com a dimensĂŁo tĂpica de PMEs (Pequenas e MĂŠdias Empresas), localizadas na sua maioria na Marinha Grande e em Oliveira de AzemĂŠis, empregando cerca de 8250 trabalhadores. Atualmente, as empresas portuguesas de moldes encontram-se na vanguarda da utilização de mĂĄquinas-ferramenta de precisĂŁo, inovadoras, controladas por CNCs, sendo vulgar a utilização de sistemas CAD/CAM/CAE na conceção e fabrico de moldes. Conceitos como Engenharia Simultânea ou Concorrente e Qualidade Total sĂŁo conceitos generalizados neste setor (fonte Cefamol).
Figura 4. Molde.