Funcionamento de uma máquina CNC - ISR

Máquinas CNC
“Computer Computer Numeric Control”
Punçonadora
04-01 04 01-2005 2005 Automação Processos Industriais

Punçonadora
A máquina está inserida na empresa Sandometal –
Empresa Metalomecânica e Ar Condicionado.
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Punçar: furar ou
abrir com punção
Punçonadora: Máquina de Controlo
Numérico (CNC) cuja função é furar
folhas de metal (nesta empresa é utilizada
para aço inoxidável / zinco galvanizado).

Definição de Controlo Numérico
(CNC)
O Controlo Numérico de uma Máquina é um sistema
que faz com que as acções desta sejam controladas
pela introdução de dados numéricos.
A introdução dos dados, nesta máquina, é feita da
seguinte forma:
Dimensões da chapa;
Espessura;
Tipo de corte;
Definição das coordenadas;
Execução da tarefa.
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Objectivos da Punçonadora
Efectuar tarefas que seriam muito mais morosas
se esta não fosse utilizada;
Diminuir erros devido à fadiga do operador;
Possibilitar a introdução de alterações de um
modo rápido e eficiente (alterando as definições
do programa);
Aumentar a precisão e a repetibilidade,
resultando assim num aumento de produção e
consequente redução de custos.
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Componentes da Punçonadora
Consola CNC
Painel de controlo
Régua com pinças para suporte das peças
Ferramentas relacionadas com a perfuração das folhas
de metal:
Turrete;
Punções;
Matriz.
Lógica Programada
Motores
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Consola CNC e Painel de
Controlo da Punçonadora
A consola CNC destina-se destina se a inserir as especificações
da peça (manualmente ou através de um programa
numa diskette) e qual o trabalho a efectuar nesta
O painel de controlo
destina-se, destina se, entre outros, a
dar início à tarefa ou a
ajustar manualmente a
posição das pinças.
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Pinças de suporte
As pinças encontram-se encontram se numa régua e destinam-se
destinam se
a segurar e fazer deslocar a peça a ser trabalhada.
•Circula Circula segundo dois eixos (x (
e y). ).
•Estes Estes eixos são utilizados para
posicionar a peça no local a
perfurar.
Têm um sistema de
batentes inicial que
corresponde a
(x,y x,y) ) → (0,0)
x=0
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y
x
y=0

Ferramentas
A punçonadora pode trabalhar com um máximo de seis
punções, incorporados na turrete, que trabalham por
rotação.
Os punções são pressionados hidraulicamente e
perfuram a peça quando encaixam na matriz;
Turrete
Matriz
Punções
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Ferramentas
Quando existe a necessidade de fazer uma peça
específica pode ser preciso mudar os punções.
Se a turrete tiver todos as punções necessários, a punçonadora
muda-os muda os automaticamente.
Senão, tem de ser o operador a mudá-los mudá los manualmente.
Esta empresa tem 21 tipos de punções. Em stock
existem mais 21 (1 de cada).
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Lógica Programada
A automação da punçonadora está localizada
neste local e é realizada através de lógica
programada.
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Motores Eléctricos
Utilizados para
movimentar as pinças,
na bancada, segundo
os eixos
Motor Hidráulico
Serve principalmente para
fornecer pressão aos
punções.
Acciona outros
mecanismos (pinças e
calcadores)
Motores
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Pinças
Outros componentes
Seguram a peça para a deslocarem até ao local de
punçonagem.
Calcadores
Permitem o reposicionamento automático das pinças,
segurando a peça durante a punçonagem para que estas
possam voltar a agarrá-la. agarrá la.
Pedal
Usado para levantar pinças quando é preciso colocar ou retirar o
material.
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Funcionamento
A preparação da punçonadora para a execução de uma
tarefa consiste nas seguintes etapas:
Inserção dos dados manualmente ou execução de um programa
previamente elaborado;
Escolha das ferramentas adequadas;
Posicionamento das pinças de acordo com a origem das
coordenadas;
Colocação da folha de metal nas pinças;
Início da execução da tarefa.
O funcionamento da punçonadora consiste no seguinte:
As pinças movimentam a peça, de modo a colocar o lugar a
cortar sob os punções, que após a paragem das pinças, furam a
peça a uma frequência constante, escolhida pelo operador.
Se durante a execução de uma tarefa, for necessário mais do
que um punção, e se a turrete o tiver incorporado, a máquina
muda-o muda o automaticamente.
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Funcionamento
Apresenta-se Apresenta se a punçonadora em funcionamento:
Frequência de operação
igual a 50% da frequência
normal de operação
A frequência máxima a que
pode operar é cerca de
340 batimentos/min
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Programação
Fornecido pelo fabricante da máquina – Eurowin
A base do programa é AUTOCAD
Implementação
Peças Simples → é efectuada pelo operador na própria pr pria consola
da máquina. m quina.
Peças Pe as Complexas → o programa deste tipo de peças pe as requer
maior tempo e conhecimentos dispendidos, logo é
implementado externamente.
Transporte dados
Transferido com uso de uma diskette.
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Sistema de unidades:
Programação
A máquina permite a programação em polegadas ou
em milímetros.
Nesta empresa os operários utilizam o sistema de
unidades em milímetros.
Modos de Comando:
O modo de comando é o absoluto, em que a
introdução de dados é realizada em relação ao
sistema de coordenadas.
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Sensores
Existem dois sensores que delimitam a régua de pinças:
São os chamados sensores de posição, estão montados
segundo os eixos.
Controlam a régua de modo a que esta não saia dos limites dos
eixos:
Eixo xx – 2000 mm
Com reposicionamento automático – até 10000 mm
Eixo yy – 1250 mm
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Há dois sistemas de
sensores para cada
eixo (ENCODERS)
Sensores
São necessários para
controlar a localização da
chapa relativamente ao
sítio onde deve perfurar.
Para determinar a
profundidade de
perfuração são usados
dois sensores.
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Punção
Matriz
“Olhos máquina”
Sensores

Sensores
Termóstato: Utilizado para verificar a temperatura dos
punções, pois a operação destes a altas temperaturas
pode danificá-los.
danificá los.
Existem ainda sensores de
segurança, como por
exemplo, o sensor colocado
na porta de acesso à
máquina, que impede o seu
funcionamento caso esteja
aberta.
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Fabricação de uma peça
Produção de um ventilador
em inox
1º Usar um punção para perfurar
metal
Vão ser feitos quatro furos nos
cantos da peça para colocar
parafusos que a iram fixar ao
local desejado.
2º Usar punção que faz os
cortes e as dobras na peça
Para tal vai ser necessário o
operador efectuar uma
mudança de ferramenta
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Fiabilidade e Precisão
A consola da máquina funciona num ambiente MS- MS
Windows, que devido à quantidade enorme de erros que
possui, faz com que a sua utilização por vezes tenha
efeitos estranhos e que o processo de produção seja
abortado.
Os punções, devido aos esforços térmicos a que são
sujeitos, danificam-se danificam se com alguma frequência.
Em relação à precisão:
A punçonadora garante uma margem de erro, relativa ao
posicionamento das pinças e à punçonagem de:
± 0,1mm
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Especificações
Força nominal de punçonagem: punçonagem:
30 toneladas
Dimensões da mesa de trabalho: trabalho:
4000 x 1970 mm
Limites dos eixos: eixos
Eixo xx – 2000 mm
Com reposicionamento automático – até 10000 mm
Eixo yy – 1250 mm
Diâmetro máximo dos punções: punções:
105 mm
Altura máxima das pinças: pinças:
7 mm
Frequência máxima de punçonagem: punçonagem:
340 batimentos/min
Velocidade de rotação dos motores que deslocam as pinças: pinças:
3000 r.p.m.
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Restrições
Em relação à peça a ser trabalhada:
trabalhada
A sua espessura não pode ultrapassar os 7 mm, devido a esta
ser o máximo que as pinças permitem e também porque os
punções não conseguiriam perfurar uma peça com espessura
superior.
No entanto, as espessuras máximas recomendadas para vários
tipos de metal são:
Aço: 3 mm;
Aço Inoxidável: 1,5 mm;
Ligas de Alumínio: 4 mm.
É necessário ter em atenção as dimensões da peça, de maneira
a que quando está em produção, esta não ultrapasse as
dimensões da mesa de trabalho.
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Restrições
A folha de metal não pode pesar mais de 150 kg, porque
acima deste valor a barra com as pinças não consegue
deslocar a peça.
A máquina tem um limite de produção contínuo, indicado
pelo termóstato, que impede a destruição dos punções
devido às altas temperatura que podem atingir.
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Manutenções frequentes:
Manutenção
Lubrificação das partes móveis da máquina.
Mudar filtro e óleo da central hidráulica.
Limpeza da máquina e ferramentas.
Estas manutenções são efectuadas por pessoal da fábrica
Manutenções esporádicas:
Estas manutenções são efectuadas de tempos a tempos para
evitar possíveis avarias.
Este tipo de manutenção é efectuada por especialistas da
Euromac – fabricante da punçonadora.
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Operadores
Apesar da máquina ser controlada através de um
programa este não lhe oferece total autonomia, logo
torna-se torna se necessária a existência de um operador.
Capacidades requeridas ao operador:
Análise crítica das situações
Familiaridade com novas tecnologias
Concentração
Actualmente é muito difícil encontrar operadores
qualificados para trabalhar com este tipo de máquinas
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Segurança
O acesso à máquina é efectuado unicamente por uma
entrada, estando todo o restante espaço vedado.
O operador usa luvas grossas para trabalhar.
A zona onde se opera a mudança
de ferramenta é de fácil acesso.
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Limitações
O investimento inicial da punçonadora é muito elevado,
assim como as manutenções em que é necessário
trocar ferramentas:
Investimento inicial: € 70000
Punção e respectiva matriz: € 400
Nesta empresa, a punçonadora não tem grande
vantagem para a produção de grandes lotes de peças,
pois é maioritariamente utilizada para produzir vários
lotes de poucas peças.
peças
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Modernização
Visto a maior utilidade da punçonadora ser a produção
de vários lotes com poucas peças, seria mais rentável
que a máquina tivesse um maior número de punções
disponíveis no momento da produção:
Já existem no mercado punçonadoras com 5 turretes, o que
implica a existência de 30 punções quando a máquina está a
trabalhar.
O facto de ter mais punções evita que se perca tempo na
mudança destes, pois para mudá-los mudá los é necessário parar o
processo de produção, o que é bastante moroso e dispendioso.
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Modernização
Seria interessante que existisse uma ligação de
dados, entre a máquina e o gabinete que edita o
projecto, pois permitia poupar tempo e
supervisionar máquina.
os projectos existentes na
Na Sandometal a máquina tem baixo uso, logo
não se justifica o investimento numa outra mais
sofisticada.
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Referências e Bibliografia
Elementos de estudo da cadeira - Cap. 5 – CAD/CAM e
Máquinas CNC
http://www.cncci.com/resources/articles/CNC%20basics
%20intro.htm (Consulta a: 15-12 15 12-2004) 2004)
http://www.euromac.com/php/page.php?tipo=bx
(Consulta a: 15-12 15 12-2004) 2004)
http://www.mac-tech.com/euromac-punch.html
(Consulta a: 29-12 29 12-2004) 2004)
http://www.tempmetal.cz/engl/technologie.html
(Consulta a: 29-12 29 12-2004) 2004)
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Realização
Bruno Fonseca nº 47942
braf@sapo.pt
João Correia nº 47991
joaao_correia@netcabo.pt
Sofia Marques nº 48759
sofiamarq@iol.pt
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