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Informações essenciais que precisa de saber antes de compreender ou aprender a programação CNC

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Programação CNC no controlo

Antes de compreendermos ou aprendermos a programação CNC, devemos primeiro esclarecer quais os conhecimentos que precisamos de dominar.

Que competências ou conhecimentos se devem adquirir antes de compreender ou aprender a programação CNC?

1. Ter uma base mecânica e conhecimento da estrutura do molde pode ser benéfico, pois permite uma melhor compreensão dos processos de maquinagem e dos componentes que estão a ser programados.

2. A programação CNC engloba tanto a programação manual como a programação automática. A programação manual envolve frequentemente a escrita direta de código, exigindo uma base matemática e uma compreensão clara das direcções das coordenadas (X, -X, Y, -Y). Este conhecimento é crucial para uma programação exacta.

3. Embora a aprendizagem de desenho rápido 2D e de desenho 3D possa ajudar a compreender os aspectos visuais da programação CNC, não é necessariamente um pré-requisito. Depende dos objectivos e projectos específicos.

4. A paixão por máquinas e o interesse pelo desempenho e funcionamento de marcas específicas de máquinas (como Sanling, FANUC, Siemens e HASS) podem aumentar a motivação e o empenho na programação CNC. No entanto, o facto de compreender ou dominar a programação em si não implica a sua obrigatoriedade.

5. A observação do funcionamento efetivo das máquinas CNC no local, incluindo aspectos como a velocidade da ferramenta, a taxa de avanço e a profundidade de corte, pode fornecer informações valiosas e conhecimentos práticos que podem melhorar as competências de programação CNC.

6. A aprendizagem diligente, o pensamento crítico, a tomada de notas completas e a aprendizagem com os erros são essenciais para uma aprendizagem eficaz e o domínio da programação CNC ou de qualquer outra competência.

Que ferramentas de software são utilizadas na programação CNC?

Categoria de softwareNome do software
Conceção assistida por computador (CAD)AutoCAD, SolidWorks, Fusion 360, CATIA, Siemens NX
Fabrico assistido por computador (CAM)Mastercam, CAMWorks, PowerMill, GibbsCAM, Edgecam
Editores de código GNotepad++, Visual Studio Code, Gedit, Sublime Text
Simulação e verificaçãoVericut, NCSIMUL, CAMotics, MachineWorks
Controlo e comunicação de máquinasGuia CNC Fanuc, Siemens Sinumerik Operate, Simulador de controlo Haas, Mach3

Programação manual e programação automática na programação CNC

Como mencionado acima, na programação CNC, existem duas abordagens principais para a criação de programas: manual e automática.

Programação manual:

A programação manual envolve a escrita direta do código do programa CNC utilizando um editor de texto ou software especializado. O programador tem de compreender as capacidades da máquina CNC, a linguagem de código G e a sintaxe específica exigida pelo controlador da máquina.

O processo de programação manual envolve normalmente:

Escrever linhas individuais de instruções de código G para definir movimentos de ferramentas, velocidades de fuso, taxas de alimentação e outros parâmetros.

Cálculo de coordenadas precisas para percursos de ferramentas com base na geometria da peça, utilizando cálculos matemáticos e trigonometria.

Considerar as mudanças de ferramentas, a configuração da peça de trabalho, os desvios das ferramentas e outros factores para garantir operações de maquinagem precisas e eficientes.

A programação manual permite um controlo preciso do processo de maquinagem, possibilitando a personalização e o ajuste fino do código. É frequentemente utilizada em aplicações de maquinagem complexas ou únicas em que a programação automática pode não ser adequada ou eficiente.

Programação automática:

A programação automática, ou programação assistida por computador ou programação CAM, envolve a utilização de software especializado para gerar automaticamente programas CNC. O software gera o código do programa utilizando dados como a geometria da peça, informações sobre ferramentas, operações de maquinagem e outros parâmetros.

O processo de programação automática inclui normalmente o seguinte:

Importar ou criar um modelo 3D ou um ficheiro CAD da peça a maquinar.

Definição das operações de maquinagem, das ferramentas e dos parâmetros de maquinagem no software CAM.

O software gera automaticamente o código do programa CNC, incluindo percursos de ferramentas, velocidades, avanços e outras instruções.

A programação automática oferece várias vantagens, incluindo o aumento da produtividade, a redução do tempo de programação e a capacidade de simular e otimizar os percursos da ferramenta antes da maquinação. É normalmente utilizada em indústrias com produção de grande volume ou tarefas de maquinação repetitivas.

Tanto a programação manual como a programação automática têm os seus próprios méritos. São utilizadas com base nos requisitos específicos do projeto, na complexidade da peça, na experiência do programador e noutros factores. Muitos programadores CNC utilizam técnicas de programação manual e automática para obter os melhores resultados.

Etapas da programação CNC

Fluxo de trabalho da programação manual

1. Análise do desenho da peça e planeamento do processo: Isto envolve a análise do desenho da peça, a compreensão das dimensões e dos requisitos técnicos, a determinação do plano de processamento, a sequenciação das operações, a conceção de dispositivos de fixação, se necessário, a seleção de ferramentas adequadas e o planeamento do percurso da ferramenta e dos parâmetros de corte.

2. Processamento matemático: Um sistema de coordenadas da peça é estabelecido com base nas características geométricas da peça. A trajetória da ferramenta é calculada dentro deste sistema de coordenadas, considerando os pontos de partida e de chegada dos elementos geométricos, os centros dos arcos de círculo e as intersecções ou pontos tangentes entre elementos geométricos. Para formas complexas, são calculados pontos discretos na superfície ou curva, e são utilizadas linhas rectas ou aproximações de arcos para ligar estes pontos.

3. Escrever a lista de programas de peças: A rota de processamento determinada e os parâmetros do processo são traduzidos no código de comando do sistema CNC e no formato do segmento do programa. O programa de peças é escrito linha a linha, seguindo a sintaxe e as convenções de programação especificadas.

4. Introdução do programa: No passado, a introdução do programa era efectuada com fita de papel perfurada, mas as máquinas CNC modernas utilizam normalmente teclados ou interfaces de computador para introduzir o código do programa no sistema CNC.

5. Verificação do programa e primeiro corte de teste: O programa escrito deve ser verificado e testado antes da maquinagem. A verificação envolve a verificação da trajetória de movimento da máquina, executando o programa sem cortar a peça de trabalho, muitas vezes usando uma caneta para traçar o caminho da ferramenta no papel. Se a máquina CNC tiver capacidades de visualização gráfica, a simulação pode ser utilizada para visualizar o processo de corte da ferramenta. No entanto, o primeiro corte de teste na peça de trabalho real é crucial para avaliar a precisão das peças maquinadas e fazer os ajustes necessários aos parâmetros de corte e aos percursos da ferramenta.

Fluxo de trabalho da programação automática

1. Importação ou criação de modelos CAD

O primeiro passo é importar um modelo 3D da peça a ser maquinada para o software CAM. O modelo 3D pode ser importado de um software CAD ou criado diretamente no software CAM.

2. Definir operações de maquinagem

De seguida, o programador define as operações de maquinagem a realizar na peça. Isto inclui a especificação de operações como desbaste, acabamento, perfuração, contorno, embolsamento, etc. Cada operação tem parâmetros específicos, como a seleção de ferramentas, velocidades e avanços de corte, profundidades de corte, avanços e tolerâncias.

3. Geração do percurso da ferramenta

Com base nas operações de maquinagem definidas, o software CAM gera um percurso de ferramenta que representa o movimento da ferramenta e a estratégia de maquinagem nas superfícies da peça. Os percursos da ferramenta são calculados tendo em conta factores como a geometria da ferramenta, a orientação da ferramenta, a prevenção de colisões e os algoritmos de otimização.

4. Simulação e verificação

Uma vez gerados os percursos da ferramenta, o programador pode simular o processo de maquinação no software CAM. Esta simulação permite visualizar o movimento da ferramenta, detetar potenciais colisões ou erros e assegurar que o percurso da ferramenta é optimizado e adequado à peça.

5. Pós-processamento

Depois de o percurso da ferramenta ser finalizado e verificado, o software CAM efectua o pós-processamento. Isto envolve a conversão do percurso da ferramenta em instruções de código G específicas da máquina que a máquina CNC possa compreender. O pós-processador adapta a saída do código G para corresponder aos requisitos específicos de sintaxe e formatação do controlador da máquina CNC de destino.

6. Transferência para a máquina CNC

O programa de código G gerado é transferido para a máquina CNC através de uma ligação direta ou de meios de armazenamento externos, tais como unidades USB ou transferências de rede. O programa é carregado no controlador da máquina, pronto para ser executado.

7. Configuração e execução da máquina

A máquina é preparada antes de executar o programa CNC com os dispositivos de fixação de trabalho, as ferramentas de corte e o alinhamento da peça de trabalho adequados. Assim que tudo estiver no lugar, o programa CNC é executado e a máquina efectua as operações de maquinação programadas na peça de trabalho.

código diferente na programação CNC

Códigos G (códigos preparatórios)

Os códigos G são utilizados para definir várias funções e operações preparatórias. Estes códigos especificam o movimento da ferramenta, os modos de maquinagem, os sistemas de coordenadas e outros parâmetros. Alguns códigos G comuns incluem G00 (posicionamento rápido), G01 (interpolação linear), G02/G03 (interpolação circular), G17/G18/G19 (seleção de plano) e G90/G91 (posicionamento absoluto/incremental).

Códigos M (Códigos Diversos)

M-codes are used to control miscellaneous machine functions, such as spindle operation, coolant on/off, tool changes, and machine stops. They vary depending on the machine’s make and model. Examples of M-codes include M03/M04 (spindle on clockwise/counter-clockwise), M05 (spindle stop), M06 (tool change), and M08/M09 (coolant on/off).

Códigos T (seleção de ferramentas)

Os códigos T são utilizados para indicar o número da ferramenta ou o desvio da ferramenta a utilizar na maquinagem. Estes códigos indicam qual a ferramenta que deve ser utilizada numa determinada maquinação no armazém de ferramentas ou no suporte de ferramentas. Por exemplo, T01 selecciona a ferramenta número 1, T03 selecciona a ferramenta número 3, etc.

Código S (velocidade do fuso)

O código S é utilizado para definir a velocidade do mandril desejada para a operação de maquinação. O valor a seguir ao código S representa a velocidade do mandril em RPM (rotações por minuto). Por exemplo, S1000 define a velocidade do fuso para 1000 RPM.

Código F (Avanço)

Com o código F determina-se o avanço com que a ferramenta se desloca na trajetória programada. O valor a seguir ao código F representa o avanço em unidades por minuto. Por exemplo, F200 indica um avanço de 200 unidades por minuto.

X, Y, Z e outros códigos de eixo

Estes códigos especificam as coordenadas e posições da ferramenta ao longo de diferentes eixos. O código X representa a posição ao longo do eixo X, o código Y representa a posição ao longo do eixo Y e o código Z representa a posição ao longo do eixo Z. Para máquinas com mais eixos, podem utilizar-se códigos de eixo adicionais, como A, B, C, etc.

Códigos Dwell

Os códigos de espera pausam a máquina num local ou duração específicos. O tempo de paragem é especificado utilizando o código P, que representa o tempo de paragem em segundos. Por exemplo, G04 P2 faria com que a máquina parasse durante 2 segundos.

Entre os diferentes códigos utilizados na programação CNC, o código G é o mais comummente utilizado. Os códigos G são fundamentais para a programação CNC, pois definem o movimento da máquina e controlam vários aspectos do processo de maquinagem.

Palavra final

A programação CNC envolve numerosas considerações cruciais que merecem uma atenção cuidada. Dada a oportunidade, tenciono dedicar um artigo no futuro para discutir exaustivamente os principais aspectos que requerem atenção na programação CNC.

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