Imagine uma máquina capaz de moldar precisamente o metal com o mínimo de intervenção humana, produzindo incansavelmente peças complexas para setores como o aeroespacial e o automotivo. Essa é a essência das máquinas CNC (Controle Numérico Computadorizado). Neste blog, vamos nos aprofundar nos principais componentes e funções das máquinas CNC, explorando como elas revolucionam a manufatura moderna. Ao compreender essas ferramentas avançadas, você terá uma visão do papel fundamental que elas desempenham no aumento da eficiência da produção e da qualidade dos produtos no mercado competitivo de hoje.
Com o avanço contínuo da produção social e da tecnologia, novos produtos industriais surgem sem parar.
O setor de fabricação de máquinas, como espinha dorsal da indústria nacional, tem visto produtos cada vez mais sofisticados, especialmente os componentes mecânicos necessários em áreas como aeroespacial, navegação e militar, que exigem maior precisão, mais formas complexase, muitas vezes, em lotes menores.
O processamento desses produtos exige modificações ou ajustes frequentes no equipamento.
Máquinas-ferramenta comuns ou máquinas-ferramenta automáticas altamente especializadas não são capazes de atender a esses requisitos.
Ao mesmo tempo, as empresas de produção estão enfrentando uma concorrência cada vez maior no mercado e precisam urgentemente melhorar a eficiência da produção, a qualidade do produto e reduzir os custos de produção.
Nesse cenário, surgiu um novo tipo de equipamento de produção, a máquina-ferramenta de controle numérico.
Ele integra os avanços técnicos de computadores eletrônicos, controle automático, servoacionamentos, medição de precisão e novas estruturas mecânicas, formando a base do futuro setor mecânico e apontando para a direção do desenvolvimento de equipamentos de fabricação mecânica.
O desenvolvimento de Máquina CNC começou nos Estados Unidos. Em 1948, a Parsons Co. teve uma ideia preliminar para desenvolver a CNC A Parsons desenvolveu uma máquina-ferramenta enquanto trabalhava em um projeto para criar uma máquina-ferramenta para processar o modelo de inspeção de perfis de pás de helicópteros. No ano seguinte, com o apoio do Departamento de Logística da Força Aérea dos Estados Unidos, a Parsons fez uma parceria oficial com o Laboratório de Servomecanismos do Instituto de Tecnologia de Massachusetts para iniciar o desenvolvimento de uma máquina de controle de qualidade. Máquinas-ferramentas CNC.
Após três anos de pesquisa, o primeiro protótipo de teste de uma máquina-ferramenta CNC do mundo foi produzido com sucesso em 1952. A máquina era uma fresadora com sistema de controle contínuo de três coordenadas de interpolação linear, baseada no princípio do multiplicador de pulsos. Seu sistema de controle numérico usava todos os componentes de tubos eletrônicos e seu dispositivo de controle numérico era maior do que a própria máquina.
Após mais três anos de aprimoramento e pesquisa sobre programação automática, a máquina-ferramenta estava pronta para testes em 1955. Outros países, incluindo a Alemanha, a Grã-Bretanha, o Japão, a antiga União Soviética e a Suécia, logo seguiram o exemplo e começaram a pesquisar, desenvolver e produzir máquinas-ferramenta CNC.
Em 1959, a Keaney & Trecker, dos Estados Unidos, desenvolveu com sucesso o primeiro centro de usinagem, uma máquina-ferramenta CNC com um dispositivo de troca automática de ferramentas e uma mesa giratória que podia processar vários planos de uma peça de trabalho em um único processo. fixação processo.
Até o final da década de 1950, as máquinas-ferramenta CNC eram limitadas a aplicações industriais militares e de aviação, principalmente devido ao custo e a outros fatores. A maioria das máquinas disponíveis eram sistemas de controle contínuo. Na década de 1960, a aplicação de transistores melhorou a confiabilidade de Sistemas CNC e reduziu seu custo, possibilitando que algumas indústrias civis começassem a desenvolver máquinas-ferramenta CNC, principalmente máquinas de controle de posicionamento de ponto, como furadeiras e puncionadeiras.
Desde então, a tecnologia de controle numérico tem sido aplicada não apenas a máquinas-ferramenta, mas também a máquinas de solda, máquinas de corte por chama e muito mais, expandindo continuamente sua gama de aplicações.
O desenvolvimento das máquinas-ferramentas CNC passou por cinco estágios desde sua criação bem-sucedida nos Estados Unidos em 1952. Com os avanços nas tecnologias de eletrônica, computador, controle automático e medição de precisão, as máquinas-ferramentas CNC evoluíram e melhoraram continuamente.
A primeira geração de máquinas-ferramenta CNC (1952-1959) utilizava um dispositivo de controle numérico especial (Controle Numérico, NC).
A segunda geração (1959-1965) viu a adoção de sistemas NC com circuitos transistorizados.
Na terceira geração (1965-1970), foram utilizados sistemas NC com circuitos integrados de pequeno e médio porte.
A quarta geração (1970-1974) viu a implementação de sistemas de controle numérico computadorizado (CNC) com circuitos integrados de grande escala.
A quinta geração (1974 até o presente) utiliza sistemas controlados por microcomputador (MNC).
Recentemente, a maturidade da microeletrônica e da tecnologia da computação levou à criação de sistemas de controle numérico direto por computador (DNC), sistemas de manufatura flexíveis (FMS) e sistemas de manufatura integrados por computador (CIMS). Esses sistemas avançados de produção automática são baseados em máquinas-ferramentas CNC e representam a direção futura de seu desenvolvimento.
(1) Sistema de controle numérico direto por computador
O sistema de Controle Numérico Direto (DNC) utiliza um computador para programar automaticamente várias máquinas-ferramenta CNC. Os resultados da programação são então transmitidos diretamente para a caixa de controle de cada máquina-ferramenta por meio de uma linha de dados.
O computador central possui ampla capacidade de memória, o que lhe permite armazenar, gerenciar e controlar com eficiência vários programas de peças.
Graças ao seu sistema operacional de compartilhamento de tempo, o computador central pode gerenciar e controlar um grupo de máquinas-ferramenta CNC simultaneamente, o que lhe rendeu o apelido de "sistema de controle de grupo de computadores".
Atualmente, cada máquina-ferramenta CNC no sistema DNC tem seu sistema CNC independente e é conectada ao computador central para obter controle hierárquico, em vez de permitir que o computador controle todos os dispositivos CNC de uma só vez.
Com o avanço da tecnologia DNC, o computador central agora é usado não só para programar peças e controlar o processamento de máquinas-ferramentas CNC, mas também para controlar ainda mais a transmissão de peças e ferramentas, resultando em uma linha de produção automática controlada por computador de máquinas-ferramentas CNC. Isso proporciona condições favoráveis para o crescimento de sistemas de fabricação flexíveis.
(2) Sistema de fabricação flexível
O Sistema de Manufatura Flexível (FMS) também é conhecido como "linha automática de controle de grupo de computadores". Ele conecta um grupo de máquinas-ferramenta CNC a um sistema de controle automático de linha. sistema de transmissão e é colocado sob o controle de um único computador, formando um sistema de fabricação completo.
O FMS é caracterizado por um computador mestre que gerencia o hardware e o software de todo o sistema. Ele usa o modo DNC para controlar duas ou mais máquinas de centro de usinagem CNC e programa e transfere automaticamente as peças de trabalho entre as máquinas.
O carregamento e o descarregamento automáticos de peças podem ser obtidos com o uso de dispositivos como mesas de trabalho intercambiáveis ou robôs industriais, permitindo a produção 24 horas por dia com supervisão mínima.
Por exemplo, um FMS da FANUC no Japão inclui 60 máquinas-ferramentas CNC, 52 robôs industriais, dois transportadores automáticos não tripulados e um armazém automático. Esse sistema tem a capacidade de processar 10.000 servomotores por mês.
(3) Sistema de manufatura integrado por computador
O Sistema Integrado de Manufatura por Computador (CIMS) é um sistema de manufatura flexível e integrado que emprega a mais avançada tecnologia de computador para controlar todo o processo, desde o pedido até o projeto, o processo, a manufatura e as vendas. Isso é feito com o objetivo de alcançar alta eficiência por meio da integração de sistemas de informação.
O CIMS foi aprimorado gradualmente com base na automação dos processos de produção, como design assistido por computador, planejamento de processos assistido por computador, manufatura assistida por computador e sistemas de manufatura flexíveis, em conjunto com o desenvolvimento de outros sistemas de informações gerenciais.
Ele conta com os recursos de análise e controle de vários sistemas de computador e software, o que permite vincular as atividades de produção de toda a fábrica e, por fim, obter uma automação abrangente em toda a instalação.
Desde 1958, o Instituto de Pesquisa de Máquinas-Ferramenta de Pequim e a Universidade de Tsinghua desenvolveram máquinas-ferramenta CNC e produziram com sucesso a primeira máquina-ferramenta CNC de tubo eletrônico.
De 1965 até o início da década de 1970, foi iniciado o desenvolvimento do sistema de controle numérico de transistor, e foram realizados desenvolvimentos bem-sucedidos da fresadora de controle numérico de cone dividido e do shaper de engrenagem não circular. Também foram realizadas pesquisas sobre programação automática para usinagem de peças planas em fresadoras NC.
De 1972 a 1979, as máquinas-ferramentas CNC entraram na fase de produção e uso. A Universidade de Tsinghua desenvolveu com sucesso o sistema CNC de circuito integrado, e foram realizadas pesquisas e aplicações da tecnologia de controle numérico em vários campos, como torneamento, fresamento, mandrilamento, retificação, processamento de engrenagens e usinagem elétrica. A máquina-ferramenta do centro de usinagem CNC também foi desenvolvida, e pequenos lotes de fresadoras de mesa elevatória CNC e máquinas de processamento de engrenagens CNC foram produzidos e fornecidos ao mercado.
A partir da década de 1980, com a implementação da política de reforma e abertura, a China introduziu a tecnologia avançada de Tecnologia CNC de países como Japão, Estados Unidos e Alemanha. O Beijing Machine Tool Research Institute importou a tecnologia de fabricação dos produtos das séries FANUC3, FANUC5, FANUC6 e FANUC7 da empresa japonesa FANUC, e o Shanghai Machine Tool Research Institute introduziu o sistema de controle numérico MTC-1 da GE.
Com base na introdução, digestão e absorção de tecnologias avançadas estrangeiras, o Beijing Machine Tool Research Institute desenvolveu o sistema CNC econômico BSO3 e o sistema CNC de função completa BSO4. O 706 Institute do Ministério da Aeronáutica e Astronáutica desenvolveu o sistema CNC MNC864.
No final do "Oitavo Plano Quinquenal", havia mais de 200 variedades de máquinas-ferramentas CNC na China, com uma produção de 10.000 conjuntos por ano, 500 vezes mais do que em 1980.
As máquinas-ferramentas CNC da China fizeram avanços significativos em termos de variedade, desempenho e nível de controle, e a tecnologia CNC entrou em um estágio de desenvolvimento que se baseia no passado e abre novas possibilidades para o futuro.
As tendências importantes de desenvolvimento das máquinas-ferramentas CNC são alta precisão, alta velocidade, alta flexibilidade, multifuncionalidade e alta automação em nível técnico.
Para uma única máquina, é fundamental não apenas aprimorar sua flexibilidade e automação, mas também melhorar sua adaptabilidade a sistemas de fabricação flexíveis e sistemas integrados por computador.
Os equipamentos CNC nacionais tiveram avanços na velocidade do fuso, que agora atinge de 10.000 a 40.000 rotações por minuto (r/min), e na velocidade de avanço, que agora pode atingir de 30 a 60 metros por minuto (m/min). Além disso, o tempo de troca de ferramenta é inferior a 2 segundos, e o rugosidade da superfície é menor que 0,008 micrômetros (μm).
Em termos de sistemas de controle numérico, os principais fabricantes, como a FANUC no Japão, a SIEMENS na Alemanha e a AB nos Estados Unidos, estão desenvolvendo seus produtos com foco em serialização, modularização, alto desempenho e integridade.
Todos esses sistemas CNC usam microprocessadores de 16 e 32 bits, um barramento padrão, estruturas de módulos de software e hardware, com capacidades de memória expandida de mais de 1 megabyte (MB) e resoluções de máquina-ferramenta de até 0,1 μm.
A taxa de alimentação de alta velocidade agora pode chegar a 100 m/min, o número de eixos de controle aumentou para 16 e foi adotada uma avançada tecnologia de montagem elétrica.
Em termos de sistemas de acionamento, os sistemas de acionamento CA avançaram rapidamente. Os inversores de frequência evoluíram de analógicos para digitais e os controladores baseados em dispositivos analógicos, como amplificadores operacionais, estão sendo substituídos por elementos integrados digitais baseados em microprocessadores, superando, assim, os pontos fracos de desvio de zero e desvio de temperatura.
A tecnologia CNC (Computer Numerical Control, Controle Numérico Computadorizado) é um sistema de controle de máquinas-ferramenta desenvolvido em meados do século XX. Ela permite o controle do movimento de uma máquina-ferramenta e de seu processo de processamento por meio do uso de sinais digitais.
Uma máquina-ferramenta equipada com um sistema CNC é conhecida como máquina-ferramenta NC (Controle Numérico). Esse tipo de máquina-ferramenta é considerado um produto mecatrônico que integra tecnologias avançadas, como tecnologia de computador, tecnologia de controle automático, tecnologia de medição de precisão, tecnologia de comunicação e tecnologia mecânica de precisão.
O Quinto Comitê Técnico da Federação Internacional de Processamento de Informações (IFIP) define as máquinas-ferramentas CNC da seguinte forma: "Máquinas-ferramenta CNC são máquinas-ferramenta equipadas com um sistema de controle de programa, capaz de processar logicamente programas usando códigos específicos e outras instruções de codificação de símbolos."
Existem vários Tipos de máquinas-ferramenta CNCmas todas elas são compostas por vários componentes fundamentais, como o meio de controle, o sistema CNC, o sistema servo, o sistema de controle auxiliar e o corpo da máquina-ferramenta, conforme ilustrado na Figura 1-1.
Fig. 1-1 Composição da máquina-ferramenta CNC
(1) Meio de controle
Quando o sistema de controle numérico está em operação, a máquina-ferramenta implementa a intenção do operador sem a necessidade de operação manual direta. Isso requer o estabelecimento de uma relação entre o homem e a máquina-ferramenta, o que é facilitado pelo meio de controle.
O meio de controle atua como um intermediário, armazenando todas as informações necessárias para o processamento de uma peça, incluindo informações de operação e informações de deslocamento da ferramenta para a peça. Ele serve como portador de informações que transmite as informações de processamento da peça para o dispositivo de controle numérico.
Há várias formas de mídia de controle, que variam de acordo com o tipo de dispositivo de controle numérico usado. As mídias de controle comuns incluem fita de papel perfurado, cartões perfurados, fita magnética, discos magnéticos e mídia de interface USB.
As informações de processamento gravadas no meio de controle são transmitidas ao dispositivo de controle numérico por meio de um dispositivo de entrada, como uma máquina de entrada de fita de papel fotoelétrica, um gravador de fita, uma unidade de disco ou uma interface USB.
Algumas máquinas-ferramentas CNC também permitem a entrada direta de programas e dados usando mostradores digitais, pinos digitais ou um teclado. Com o avanço da tecnologia CAD/CAM, alguns dispositivos de controle numérico podem usar o software CAD/CAM em outros computadores para programar e, em seguida, comunicar-se com o sistema de controle numérico por meio de uma rede de computadores (como a LAN) para transmitir diretamente o programa e os dados para o dispositivo de controle numérico.
(2) Sistema CNC
O dispositivo CNC é um sistema de controle e o componente central de uma máquina-ferramenta CNC. Ele pode ler automaticamente os números predefinidos no suporte de entrada e decodificá-los, permitindo que a máquina-ferramenta execute suas funções e processe as peças.
O sistema NC normalmente consiste em um dispositivo de entrada, um controlador, uma unidade aritmética e um dispositivo de saída, conforme ilustrado na Figura 1-2.
Fig. 1-2 Estrutura do dispositivo CNC
O dispositivo de entrada recebe o código do leitor de fita perfurada e o decodifica antes de inseri-lo no registro apropriado. Essas instruções e dados servem como material de origem para controle e operação.
O controlador recebe instruções do dispositivo de entrada e gerencia a unidade aritmética e o dispositivo de entrada de acordo com as instruções. Isso permite várias operações da máquina-ferramenta, como o controle do movimento da bancada de trabalho ao longo de um eixo de coordenadas específico, o ajuste da velocidade do eixo principal e a troca do líquido de arrefecimento. O controlador também gerencia o ciclo de trabalho da máquina, incluindo a partida ou a parada da máquina de leitura, o cálculo com a unidade aritmética e o controle dos sinais de saída.
A unidade aritmética executa operações nos dados enviados pelo dispositivo de entrada com base nas instruções do controlador. Ela envia continuamente os resultados dos cálculos ao dispositivo de saída para que o sistema servo execute os movimentos necessários. Para peças complexas em usinagem, a função principal da unidade aritmética é realizar operações de interpolação.
As operações de interpolação envolvem a entrada de dados de coordenadas para um ponto inicial e final no contorno da peça de cada segmento do programa na unidade aritmética. Após a operação, os dados são criptografados entre os pontos inicial e final, e os resultados do cálculo são enviados ao dispositivo de saída de acordo com as instruções do controlador.
O dispositivo de saída envia os resultados do cálculo da unidade aritmética para o sistema servo, conforme orientado pelo controlador, acionando o eixo de coordenadas correspondente por meio de amplificação de potência e permitindo que a máquina-ferramenta conclua o movimento da ferramenta em relação à peça de trabalho.
Atualmente, os microcomputadores são usados como dispositivos de controle numérico. A unidade central de processamento (CPU) do microcomputador, também conhecida como microprocessador, é um circuito integrado de grande escala que combina a unidade aritmética e o controlador em um único chip. Os circuitos de entrada e saída usam circuitos integrados de grande escala, conhecidos como interfaces de E/S.
O microcomputador tem um grande número de registros e utiliza mídia de armazenamento de alta densidade, como memória semicondutora e memória de disco. A memória pode ser dividida em memória somente de leitura (ROM) e memória de acesso aleatório (RAM). A ROM armazena o programa de controle do sistema, enquanto a RAM armazena os parâmetros operacionais do sistema ou o programa de processamento do usuário.
O princípio de funcionamento do dispositivo de controle numérico do microcomputador é semelhante ao do dispositivo de controle numérico de hardware, mas ele usa hardware geral e realiza diferentes funções por meio de alterações no software, o que o torna mais flexível e econômico.
(3) Sistema servo
O sistema servo é um componente crucial do sistema CNC, que consiste em um motor de servoacionamento e um dispositivo de servoacionamento. Ele é responsável por executar os comandos do sistema CNC.
O sistema servo recebe informações de comando do sistema CNC e aciona as partes móveis da máquina-ferramenta para que se movam ou executem ações de acordo com os requisitos das informações de comando. Isso resulta no processamento da peça de trabalho para atender às especificações desejadas.
As informações de instrução são representadas por informações de pulso. O deslocamento das peças móveis da máquina-ferramenta causado por cada pulso é conhecido como equivalente de pulso. Os equivalentes de pulso comuns na usinagem incluem 0,01 mm/pulso, 0,005 mm/pulso e 0,001 mm/pulso. Atualmente, o equivalente de pulso nos sistemas NC é normalmente de 0,001 mm/pulso.
A qualidade do sistema servo afeta diretamente a velocidade, a posição e a precisão da usinagem CNC, tornando-o um componente essencial das máquinas-ferramentas CNC. O dispositivo de acionamento usado no mecanismo servo varia de acordo com o sistema CNC.
Os sistemas de circuito aberto geralmente usam motores de passo e motores de pulso eletro-hidráulicos, enquanto os sistemas de circuito fechado usam motores CC de velocidade ampla e servoacionamentos eletro-hidráulicos.
(4) Sistema de controle auxiliar
O Sistema de Controle Auxiliar é um poderoso dispositivo de controle de corrente que conecta o Dispositivo de Controle Numérico aos componentes mecânicos e hidráulicos da máquina-ferramenta. Ele recebe sinais de comando, como alterações na velocidade do movimento principal, seleção e troca de ferramentas e ações de dispositivos auxiliares, do dispositivo de controle numérico. Após o processamento necessário, o julgamento lógico e a amplificação de potência, o sistema aciona diretamente os componentes elétricos, hidráulicos, pneumáticos e mecânicos correspondentes para concluir várias ações especificadas. Além disso, alguns sinais de chaveamento são transmitidos de volta ao dispositivo de controle numérico para processamento adicional por meio do sistema de controle auxiliar.
(5) Corpo da máquina
O corpo da máquina é o componente central da máquina-ferramenta CNC, compreendendo as peças grandes básicas (como a base e o leito) e várias peças móveis (como a bancada de trabalho, o selim do leito e o fuso). É um componente mecânico que realiza várias operações de corte e é uma melhoria em relação às máquinas-ferramentas convencionais.
A máquina-ferramenta CNC possui os seguintes recursos:
O projeto das máquinas-ferramenta CNC passou por mudanças significativas, incluindo alterações na aparência externa, na disposição geral, na composição dos componentes e nos mecanismos operacionais em comparação com as máquinas-ferramenta manuais tradicionais.
Essas modificações visam acomodar as necessidades das máquinas-ferramentas CNC e utilizar efetivamente seus recursos exclusivos.
Como resultado, é necessário estabelecer uma nova abordagem para o projeto de máquinas-ferramenta CNC.
Atualmente, existem vários Tipos de máquinas-ferramenta CNC com estruturas e funções diferentes. Eles podem ser categorizados com base nos seguintes métodos.
As máquinas-ferramentas CNC podem ser classificadas com base em suas trilhas de movimento em três categorias: controladas por ponto, controladas por linha reta e controladas por contorno.
(1) Máquina-ferramenta CNC de controle de ponto
O controle de posicionamento, também conhecido como controle ponto a ponto, é uma técnica usada para posicionar com precisão peças móveis de uma posição para outra. A principal característica desse tipo de controle é que ele se concentra apenas no posicionamento preciso das peças móveis e não tem requisitos rigorosos para sua trajetória durante o movimento. Nenhum processamento é realizado durante o processo de movimentação e posicionamento.
Para minimizar o tempo de movimentação e posicionamento das peças móveis, a ferramenta se move rapidamente de um ponto a outro, reduzindo a velocidade à medida que se aproxima da posição-alvo, garantindo um posicionamento preciso. Esse processo está representado na Figura 1-3.
O controle ponto a ponto é comumente usado em máquinas-ferramentas, como mandrilhadoras por coordenadas CNC, furadeiras CNC, máquinas de solda a ponto CNC e Dobra CNC máquinas. O dispositivo de controle numérico correspondente usado para esse tipo de controle é conhecido como Dispositivo de Controle Numérico de Controle Ponto a Ponto.
(2) Máquina-ferramenta CNC com controle de corte reto
O controle de corte reto, também conhecido como controle de corte paralelo, é uma técnica usada em máquinas-ferramenta CNC para garantir que o movimento entre dois pontos seja uma linha reta e para controlar a velocidade do movimento. Esse tipo de controle é necessário quando o corte é realizado durante o movimento entre dois pontos.
A característica de uma máquina-ferramenta CNC de controle de corte reto é que ela não apenas controla a posição precisa entre dois pontos relacionados, mas também controla a velocidade e a trajetória do movimento. Normalmente, a trajetória é composta de segmentos lineares paralelos a cada eixo.
Em comparação com as máquinas-ferramentas CNC de controle ponto a ponto, as máquinas-ferramentas CNC de controle de corte reto têm a capacidade adicional de cortar ao longo de um eixo de coordenadas durante o movimento e têm funções auxiliares mais avançadas.
O processamento do Controle de corte reto está representado na Figura 1-4.
Fig. 1-3 Diagrama esquemático do processamento de controle de ponto
Fig. 1-4 Diagrama esquemático do processamento de controle linear
Esse tipo de máquina-ferramenta, que utiliza o controle de corte reto, inclui tornos de coordenadas CNC, retificadoras CNC e máquinas de perfuração e fresagem CNC. O dispositivo de controle numérico correspondente usado é conhecido como dispositivo de controle numérico de controle de corte reto.
(3) Máquina-ferramenta CNC de controle de contorno
O controle de contorno, também conhecido como controle contínuo, é uma função comumente encontrada na maioria das máquinas-ferramentas CNC. Esse tipo de controle é caracterizado pela capacidade de controlar vários eixos simultaneamente e pelo uso de funções de interpolação.
As máquinas-ferramentas CNC de controle de contorno não apenas controlam a posição e a velocidade da ferramenta durante a usinagem, mas também têm a capacidade de processar curvas ou superfícies de qualquer formato.
O processamento do Controle de contorno está representado na Figura 1-5.
Fig. 1-5 Diagrama esquemático do processamento de controle de contorno
Tornos de coordenadas CNC, fresadoras CNC e centros de usinagem são exemplos de máquinas-ferramentas que utilizam o Controle de Contorno. O dispositivo de controle numérico correspondente usado é conhecido como Dispositivo de Controle de Contorno.
Em comparação com os dispositivos de controle ponto a ponto e de corte reto, o dispositivo de controle de contorno é muito mais complexo e tem funções mais avançadas.
De acordo com a classificação dos sistemas servo, as máquinas-ferramentas CNC podem ser divididas em três tipos: controle de malha aberta, controle de malha fechada e controle de malha semifechada.
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(1) Máquina-ferramenta CNC de controle de malha aberta
As máquinas-ferramentas CNC de controle de loop aberto normalmente não têm componentes de detecção de posição, e os componentes de servoacionamento normalmente são motores de passo. Após o recebimento de cada pulso de alimentação enviado pelo dispositivo de controle numérico, o pulso é amplificado e aciona o motor de passo para girar em um ângulo fixo, o que faz com que a mesa de trabalho se mova por meio de transmissão mecânica.
O sistema servo de loop aberto é ilustrado na Figura 1-6. Esse sistema não tem um valor de feedback do objeto controlado e sua precisão depende inteiramente da precisão do passo do motor de passo e da precisão da transmissão mecânica. Apesar de seu circuito de controle simples, que é fácil de ajustar, a precisão do sistema é limitada, normalmente até ±0,02 mm. Esse tipo de sistema é comumente usado em máquinas-ferramentas CNC pequenas ou de preço econômico.
Fig. 1-6 Sistema servo de loop aberto
(2) Máquina-ferramenta CNC com controle de malha fechada
As máquinas-ferramentas CNC de controle de loop fechado normalmente têm elementos de detecção de posição que podem detectar a posição real da mesa de trabalho a qualquer momento e fornecer essas informações ao dispositivo CNC. Em seguida, o dispositivo CNC compara a posição real com o valor de comando definido e usa a diferença para controlar o servomotor até que a diferença seja zero.
Esses Tipos de máquinas-ferramenta são normalmente acionados por servomotores CC ou CA. Os elementos de detecção de posição podem incluir grades lineares, grades magnéticas e indutores síncronos. O sistema servo de circuito fechado é mostrado na Figura 1-7.
Fig. 1-7 Sistema servo de loop fechado
O princípio de funcionamento do sistema servo de loop fechado revela que a precisão do sistema depende principalmente da precisão do dispositivo de detecção de posição. Em teoria, o sistema pode eliminar completamente o impacto de erros na fabricação de componentes de transmissão sobre o processamento da peça de trabalho, levando a uma alta precisão de processamento.
No entanto, o projeto e o ajuste do sistema servo de loop fechado são desafiadores. O elemento de detecção de deslocamento linear é relativamente caro e é usado principalmente em máquinas de perfuração e fresagem, tornos de ultraprecisão e centros de usinagem que têm requisitos de alta precisão.
(3) Máquina-ferramenta CNC de controle de loop semi-fechado
As máquinas-ferramentas CNC de controle de loop semifechado normalmente têm um elemento de detecção de posição instalado no eixo do servomotor ou na extremidade do fuso de esferas. Esse sistema não fornece feedback direto sobre o deslocamento da máquina-ferramenta, mas detecta o ângulo de rotação do sistema servo. Essa informação é então enviada de volta ao dispositivo CNC para comparação com o comando, e a diferença é usada para controlar o servomotor. O servo sistema de loop semi-fechado está representado na Figura 1-8.
Fig. 1-8 Sistema servo de loop semifechado
O servo sistema de loop semifechado tem uma vantagem na depuração porque seu sinal de feedback é obtido da rotação do eixo do motor, o que significa que o dispositivo de transmissão mecânica fora do loop de feedback e seus fatores não lineares, como rigidez e intermitência, não afetam a estabilidade do sistema.
No entanto, a precisão do posicionamento de uma máquina-ferramenta depende principalmente da precisão do dispositivo de transmissão mecânica. Para resolver isso, os dispositivos de controle numérico modernos têm funções para compensar erros de passo e intermitência. Isso significa que não é necessário ter uma precisão muito alta em todas as partes do dispositivo de transmissão, e a precisão pode ser melhorada até um nível aceitável para a maioria dos usuários por meio da compensação.
Além disso, os dispositivos de detecção de deslocamento linear são mais caros do que os dispositivos de detecção de deslocamento angular. Portanto, com exceção das máquinas-ferramentas de grande porte que exigem alta precisão de posicionamento ou longo curso e não podem usar fusos de esferas, a maioria das máquinas-ferramentas CNC utiliza sistemas servo de loop semifechado.
As máquinas-ferramentas CNC podem ser classificadas em vários tipos com base em suas finalidades de processamento pretendidas. Esses tipos incluem corte de metais Máquinas-ferramentas CNC, máquinas-ferramentas CNC para formação de metal, máquinas de usinagem especial CNC e outras.
(1) Máquinas-ferramentas CNC para corte de metais
As máquinas-ferramentas CNC para corte de metal incluem tornos, perfuração máquinas, fresadoras, retificadoras, mandriladoras e centros de usinagem.
As máquinas-ferramentas para corte estavam entre as primeiras a serem desenvolvidas.
Atualmente, há muitos tipos de máquinas disponíveis, cada uma com seu próprio conjunto distinto de funções.
Os centros de usinagem são equipados com o recurso de troca automática de ferramentas.
Essas máquinas-ferramentas apresentam um magazine em ilha que pode conter de 10 a 100 fresas.
Uma de suas principais vantagens é a capacidade de fixar a peça de trabalho de uma só vez, permitindo a conclusão de vários processos ao mesmo tempo.
Para aumentar ainda mais a eficiência da produção, alguns centros de usinagem são projetados com mesas de trabalho duplas que podem ser trocadas para processamento e carregamento/descarregamento simultâneos.
(2) Máquinas-ferramentas CNC para formação de metais
As máquinas-ferramentas CNC para formação de metal incluem dobradeiras, prensas combinadas e prensas de cabeçote rotativo.
O desenvolvimento desse tipo de máquina-ferramenta começou mais tarde, mas atualmente está experimentando um rápido crescimento.
(3) Máquina de usinagem especial CNC
As máquinas de usinagem especiais CNC incluem máquinas de corte a fio e máquinas de usinagem por descarga elétrica, corte por chama e máquinas de corte a laser, entre outros.
(4) Outros tipos de máquinas-ferramentas CNC
Outros tipos de máquinas-ferramentas CNC incluem máquinas de medição por coordenadas (CNC CMMs), entre outras.
As máquinas-ferramentas CNC podem ser classificadas em três graus com base nos principais parâmetros técnicos, indicadores funcionais e níveis funcionais de seus principais componentes no sistema CNC: baixo, médio e alto.
Na China, as máquinas-ferramentas CNC também são classificadas nas categorias de função completa, universal e econômica.
Os critérios para essas classificações são relativos e mudaram ao longo do tempo. Em geral, eles são avaliados com base em fatores como:
(1) Grau da CPU do sistema de controle
Os sistemas CNC de baixa qualidade normalmente empregam CPUs de 8 bits, enquanto os sistemas de média e alta qualidade utilizam CPUs de 16 ou 64 bits. Alguns sistemas CNC já adotaram o uso de CPUs de 64 bits.
(2) Resolução e taxa de avanço
A resolução refere-se à menor unidade de deslocamento que pode ser detectada pelo dispositivo de detecção de deslocamento. Uma resolução mais alta leva a uma maior precisão de detecção, que é determinada pelo tipo e pela precisão de fabricação do dispositivo de detecção.
Acredita-se que a resolução seja de 10 μm.
No caso de máquinas-ferramentas CNC de baixo nível, a velocidade de avanço normalmente fica entre 8 e 10 m/min e a resolução é de 1 μm. Para máquinas-ferramentas CNC de médio porte, a velocidade de avanço está entre 10 e 20 m/min e a resolução é de 0,1 μm. Para máquinas-ferramentas CNC de alto nível, a velocidade de avanço está entre 15 e 20 m/min e a resolução é de 0,1 μm.
Em geral, recomenda-se que a resolução seja pelo menos uma ordem de grandeza maior do que a precisão de usinagem necessária da máquina-ferramenta.
(3) Tipo de sistema servo
Normalmente, as máquinas-ferramentas CNC de baixa qualidade utilizam um sistema de alimentação de motor de passo e de circuito aberto, enquanto as máquinas-ferramentas CNC de média e alta qualidade empregam um sistema servo CC ou CA de circuito fechado ou semifechado.
(4) Número de eixos de ligação de coordenadas
O número de eixos vinculados é frequentemente usado como um critério para classificar o grau das máquinas-ferramentas CNC.
Com base no número de eixos que são controlados simultaneamente, as máquinas-ferramentas CNC podem ser divididas em categorias como ligação de 2 eixos, ligação de 3 eixos, 2.5 eixos ligação (em que apenas 2 eixos podem ser ligados em um determinado momento no sistema de 3 eixos, com o eixo restante sendo controlado de forma pontual ou linear), ligação de 4 eixos, ligação de 5 eixos, etc.
As máquinas-ferramentas CNC de baixa qualidade normalmente têm no máximo 2 eixos vinculados, enquanto as máquinas-ferramentas CNC intermediárias e de alta qualidade normalmente têm de 3 a 5 eixos vinculados.
(5) Função de comunicação
Em geral, os sistemas CNC de baixa qualidade não têm recursos de comunicação. Os sistemas CNC de médio porte podem ter interfaces RS-232C ou de controle numérico direto (DNC). Os sistemas CNC de ponta também podem ter uma interface de comunicação de protocolo de automação de fabricação (MAP) e funcionalidade de rede.
(6) Função de exibição
Em geral, os sistemas CNC de baixa qualidade têm opções de exibição limitadas, como uma tela de tubo digital simples ou uma tela de caracteres CRT monocromática. Os sistemas CNC de médio porte têm uma tela CRT mais avançada, que inclui exibição de caracteres, bem como gráficos bidimensionais, interface homem-máquina, exibição de status e funções de autodiagnóstico. Os sistemas CNC de ponta também podem ter recursos de exibição de gráficos 3D e edição de gráficos.
De acordo com a composição do dispositivo NC, ele pode ser classificado em dois tipos: o sistema CNC com fio e o sistema CNC com fio flexível.
(1) Sistema CNC com fio
O sistema de controle numérico com fio utiliza um dispositivo de controle numérico com fio. O processamento de entrada, a operação de interpolação e as funções de controle são todos obtidos por meio do uso de um circuito lógico de combinação fixa especializado. O circuito lógico de combinação para máquinas-ferramenta de funções diferentes varia. Para mudar, aumentar ou diminuir as funções de controle e cálculo, é necessário alterar o circuito de hardware do dispositivo de controle numérico, o que resulta em falta de versatilidade e flexibilidade, um ciclo de fabricação demorado e um custo alto. A maioria das máquinas-ferramenta CNC anteriores ao início da década de 1970 se enquadra nessa categoria.
(2) Sistema CNC de fio flexível
O Sistema de Controle Numérico de Fio Flexível, também conhecido como Sistema de Controle Numérico Computadorizado, utiliza um dispositivo de controle numérico de fio flexível. O circuito de hardware desse dispositivo é composto por um microcomputador e um circuito integrado de grande escala, geral ou especializado.
A maioria das funções da máquina-ferramenta de controle numérico é executada por meio do software do sistema, o que resulta em um software de sistema variável para máquinas-ferramentas de controle numérico com funções distintas. Modificar, adicionar ou reduzir as funções do sistema não requer alterações no circuito de hardware, apenas ajustes no software do sistema, o que aumenta a flexibilidade do sistema. A natureza universal do circuito de hardware também facilita a produção em massa, melhora a qualidade e a confiabilidade, encurta o ciclo de fabricação e reduz os custos.
Desde meados da década de 1970, os avanços na tecnologia microeletrônica, o advento dos microcomputadores e a melhoria contínua da integração de circuitos integrados resultaram no desenvolvimento e na melhoria contínua do sistema de controle numérico computadorizado. Atualmente, quase todas as máquinas-ferramentas de controle numérico utilizam o Sistema de Controle Numérico de Fio Flexível.
Em comparação com as máquinas-ferramentas convencionais, as máquinas-ferramentas CNC são máquinas automáticas altamente eficientes que integram os dois componentes eletromecânicos. Elas possuem as seguintes características exclusivas de processamento:
(1) Ampla adaptabilidade e alta flexibilidade
Quando a máquina-ferramenta NC precisa processar um objeto diferente, ela só precisa da entrada de um programa de processamento revisado para iniciar o processamento. Em certos casos, até mesmo a modificação de apenas uma parte do programa ou o uso de instruções específicas pode resultar em uma usinagem bem-sucedida. Por exemplo, peças com formas idênticas, mas com dimensões diferentes, podem ser processadas usando as instruções da "função de zoom".
Isso oferece uma conveniência significativa para a produção de peças únicas, pequenos lotes e várias variedades, modificação de produtos e produção experimental de novos produtos. Também reduz significativamente a preparação da produção e o ciclo de produção de teste.
(2) Alta precisão de usinagem e qualidade estável
A máquina-ferramenta de controle numérico utiliza um sistema servo digital, fazendo com que o dispositivo de controle numérico emita um pulso, resultando em um deslocamento correspondente (conhecido como equivalente de pulso) produzido pelo servo atuador, com uma precisão de 0,1 a 1 μm.
O parafuso de avanço da transmissão da máquina-ferramenta apresenta compensação intermitente, permitindo o controle de erros de passo e transmissão por meio de seu sistema de loop fechado, resultando em alta precisão de processamento.
Por exemplo, os centros de usinagem de precisão normalmente apresentam uma precisão de posicionamento de (0,005 a 0,008) mm por 300 mm de comprimento e uma precisão de repetição de 0,001 mm.
Além disso, as máquinas-ferramentas CNC apresentam boa rigidez estrutural e estabilidade térmica, garantindo alta precisão de fabricação.
Seu modo de processamento automático elimina a possibilidade de erro do operador, resultando em uma qualidade de processamento estável e em uma alta taxa de qualificação. As peças processadas no mesmo lote também têm a garantia de ter dimensões geométricas consistentes.
As máquinas-ferramentas CNC são capazes de realizar ligações entre vários eixos e podem processar superfícies complexas que seriam difíceis ou até mesmo impossíveis com máquinas-ferramentas tradicionais.
(3) Alta produtividade de processamento
A máquina-ferramenta CNC permite a seleção dos parâmetros de processamento mais favoráveis, possibilitando o processamento contínuo de vários processos.
Ele também permite a supervisão de várias máquinas.
Ao implementar medidas de aceleração e desaceleração, as peças móveis da máquina-ferramenta podem se mover e se localizar rapidamente, reduzindo significativamente o tempo ocioso durante o processo de processamento.
(4) É possível obter uma boa eficiência econômica
Apesar dos altos custos dos equipamentos, incluindo depreciação, manutenção e consumo de energia, associados a cada parte da máquina-ferramenta CNC, ela oferece alta eficiência de produção e economiza tempo em tarefas auxiliares, como desenho de linha, ajuste da máquina-ferramenta e inspeção de processamento durante a produção de um único lote ou de pequenos lotes, reduzindo, em última análise, os custos diretos de produção.
A precisão de usinagem estável das máquinas-ferramenta CNC resulta em uma taxa de refugo reduzida, reduzindo ainda mais os custos de produção.
As características de desempenho das máquinas-ferramenta CNC determinam sua gama de aplicações.
Para a usinagem NC, os objetos que estão sendo usinados podem ser amplamente categorizados em três grupos com base em sua adequação.
(1) Classe mais adequada
As peças que exigem alta precisão de usinagem e formas e estruturas complexas, especialmente aquelas com curvas e perfis de superfície intrincados ou cavidades internas desobstruídas, são um desafio para processar, testar e garantir a qualidade com as máquinas-ferramentas tradicionais.
Essas peças, que exigem vários processos, como fresagem, perfuração, alargamento, faceamento de pontos ou rosqueamento a serem concluídos em uma única fixação, são particularmente adequadas para máquinas-ferramenta CNC.
(2) Mais adaptável
Peças caras que são difíceis de obter como peças em bruto e que não podem ser descartadas apresentam desafios quando processadas em máquinas-ferramenta tradicionais. Fatores como o ajuste da máquina-ferramenta, a habilidade do operador, as condições de trabalho e outros podem facilmente resultar em produtos defeituosos ou sucateados.
Para obter resultados confiáveis, recomenda-se processar essas peças em uma máquina-ferramenta CNC.
Peças com baixa eficiência de produção, alta intensidade de mão de obra e dificuldade em manter a qualidade consistente são normalmente processadas em máquinas-ferramenta tradicionais.
Isso inclui peças usadas para comparação de modificações e testes de desempenho, pois a consistência dimensional é crucial, bem como peças para produção de várias variedades, várias especificações, peças únicas e pequenos lotes.
(3) Inadaptável
As peças que exigem alinhamento manual são processadas ou posicionadas usando um ponto de referência aproximado como referência.
As máquinas-ferramentas CNC sem um sistema de detecção on-line podem detectar e ajustar automaticamente as coordenadas de posição das peças, garantindo uma permissão de usinagem consistente.
As peças ou os requisitos de processamento que devem ser executados com equipamentos específicos ou de acordo com um modelo ou amostra também são adequados para máquinas-ferramenta CNC.
À medida que o desempenho das máquinas-ferramentas CNC melhora, o custo diminui e as funções são aprimoradas, juntamente com a melhoria contínua das ferramentas e das ferramentas auxiliares usadas no processamento CNC e o avanço da tecnologia de processamento CNC, as máquinas-ferramentas CNC são cada vez mais usadas para produção em massa devido à sua alta automação, precisão e tecnologia centralizada.
A adaptabilidade é relativa e está sujeita a mudanças com o desenvolvimento da ciência e da tecnologia.
O século XXI presenciou o início de um rápido desenvolvimento da economia do conhecimento. A tecnologia e os métodos tradicionais de fabricação estão passando por uma transformação significativa, com tecnologias avançadas de fabricação sendo cada vez mais adotadas para impulsionar o crescimento do setor de fabricação.
Essas tecnologias avançadas de fabricação incluem prototipagem rápida, tecnologia de fabricação virtual, células de fabricação flexíveis e sistemas de fabricação flexíveis, que foram implementados gradualmente nos últimos anos.
Devido à diversificação da demanda e ao ciclo de vida mais curto dos produtos, houve uma diminuição no tamanho dos lotes de peças e produtos e uma redução no tempo de entrega.
Para acomodar essas mudanças no mercado, a tecnologia avançada de fabricação de protótipos de peças, conhecida como fabricação rápida de protótipos ou tecnologia de "fabricação laminada", foi desenvolvida no final da década de 1980, com base no desenvolvimento completo de CAD/CAM, processamento de dados, CNC e tecnologia de detecção a laser.
A prototipagem rápida, juntamente com a tecnologia de fabricação virtual, é considerada um dos dois pilares do futuro setor de fabricação.
(1) Princípios básicos da prototipagem rápida
A prototipagem rápida é uma tecnologia de sistema que combina tecnologia CAD e tecnologia de controle numérico, tecnologia de processamento a lasere tecnologia de materiais para obter a integração desde o projeto da peça até a fabricação de protótipos sólidos em 3D.
Ele usa o princípio de discretização de software e acumulação de material para formar peças.
O princípio da fabricação rápida de protótipos está representado na Figura 1-9.
Fig. 1-9 Princípio de fabricação de protótipos rápidos
O processo específico é o seguinte:
① Utilize o software CAD para projetar a superfície 3D ou o modelo sólido da peça, ou obtenha dados de contorno 3D a partir da digitalização de amostras de peças, se houver uma peça pré-existente disponível.
② Com base nos requisitos do processo, o modelo CAD é seccionado em uma direção de coordenadas designada, como a direção Z, com uma espessura específica, gerando informações de plano bidimensional para cada seção.
Cada camada é tipicamente de 0,05 a 0.5 mm de espessurasendo 0,1 mm um valor comumente usado para garantir um protótipo suave e eficiente.
Processe as informações da camada, escolha os parâmetros de processamento, e o sistema gerará automaticamente o caminho do movimento da ferramenta e o código de usinagem NC.
④ Confirme a exatidão do código NC por meio de uma simulação do processo de usinagem.
⑤ O dispositivo de controle numérico controla com precisão o movimento do feixe de laser ou de outras ferramentas e processa a forma de seção apropriada por meio da digitalização de contorno na camada de trabalho atual (bidimensional).
⑥ Uma nova camada de material de formação é adicionada e a próxima etapa de processamento é realizada até que toda a peça seja processada.
O processo de prototipagem rápida pode ser visto como uma progressão de 3D para 2D (discretização de software) e, em seguida, de 2D para 3D (acúmulo de material).
Além de gerar rapidamente o design original como uma peça real, a prototipagem rápida também pode replicar rapidamente uma peça real (incluindo zoom in, zoom out e modificações).
(2) Principais métodos de processo da tecnologia de prototipagem rápida
① Método de fabricação de formação de sólidos de cura por luz (método LSL)
O método LSL é um método de prototipagem rápida que utiliza várias resinas como material de formação e um laser He-Cd como fonte de energia, sendo a cura da resina sua principal característica.
② Fabricação de objetos laminados (LOM)
O método LOM usa materiais em folha, como filme, filme plástico ou materiais compostos como material, um laser de CO2 como fonte de energia e corte com feixe de laser para formar o contorno de uma camada. As camadas são unidas por meio de aquecimento e pressão para criar o formato final da peça.
Esse método tem uma ampla variedade de materiais e é econômico.
③ Método de fabricação de sinterização seletiva a laser (método SLS)
O método SLS usa uma variedade de pós, como metal, cerâmica, pó de cera, plástico, etc., e um laser de CO2 de alta potência para aquecer o pó até que ele seja sinterizado em um bloco. O pó é pavimentado com rolos.
Esse método pode ser usado para processar peças de metal que podem ser usadas diretamente.
④ Método de modelagem por deposição fundida (FDM)
O método FDM usa um fio de cera como matéria-prima e aquecimento elétrico para derreter o fio de cera em uma forma líquida. O líquido de cera é então depositado em posições designadas e fixado, com as peças sendo processadas camada por camada.
Esse método é pouco poluente e pode ser reciclado.
(3) Características da prototipagem rápida
A seguir estão as características dos métodos de prototipagem rápida:
Como resultado, os métodos de prototipagem rápida são usados principalmente para o desenvolvimento de novos produtos, para o desenvolvimento rápido de produtos únicos e peças de pequenos lotes fabricação, fabricação de peças complexas, projeto e fabricação de moldes e processamento e fabricação de peças de materiais difíceis de processar.
A Tecnologia de Manufatura Virtual é uma tecnologia apoiada por computador que modela todas as atividades de produção e operação de uma empresa por meio de tecnologia de simulação e tecnologia de realidade virtual. Ela permite o design virtual de produtos em um computador.
Essa tecnologia pode abranger todas as funções da empresa, incluindo processamento e fabricação, planejamento, geração e programação, gerenciamento de operações, gerenciamento financeiro e de custos, gerenciamento de qualidade e marketing.
Depois que os melhores parâmetros de operação são obtidos do sistema, as operações físicas da empresa podem ser executadas de acordo. A manufatura virtual inclui a simulação dos processos de projeto e de usinagem.
Em sua essência, a manufatura virtual é uma extensão da tecnologia de simulação geral e representa o estágio mais elevado da tecnologia de simulação. O segredo da manufatura virtual é a tecnologia de modelagem de sistemas, que mapeia o sistema físico real para um sistema físico virtual em um ambiente de computador, usando informações reais para criar o sistema de informações virtual.
A manufatura virtual não consome energia nem recursos (além do consumo de energia do computador), pois o processo é virtual e os produtos produzidos são visuais ou digitais. A arquitetura de um sistema de manufatura virtual é mostrada na Fig. 1-10.
Fig. 1-10 Arquitetura do sistema de manufatura virtual
Conforme mostrado na Fig. 1-10, a ferramenta de modelagem do sistema mapeia o sistema físico real e o sistema de informações real para um sistema físico virtual e um sistema de informações virtual em um ambiente de computador. O processo de design e os resultados são então simulados usando um simulador e um sistema de realidade virtual, bem como a simulação de processos e a simulação do estado de operação da empresa. O produto final é um produto digital de alta qualidade que atende aos requisitos do usuário e aos melhores parâmetros para a operação da empresa.
Ao ajustar o processo de operação da empresa usando os melhores parâmetros, a empresa permanece em seu estado ideal e, por fim, produz produtos físicos de alta qualidade para o mercado.
Nos padrões relevantes da China, um Sistema de Manufatura Flexível (FMS) é definido como um sistema de manufatura automática composto por equipamentos de processamento CNC, equipamentos de logística, armazenamento e transporte e um sistema de controle computadorizado. Ele inclui várias células de manufatura flexíveis que podem se ajustar rapidamente à conclusão das tarefas de manufatura ou às mudanças no ambiente de produção e é adequado para a produção de lotes pequenos, médios e de várias variedades.
Especialistas estrangeiros forneceram uma definição mais intuitiva de FMS como um sistema de fabricação que consiste em pelo menos duas máquinas-ferramentas, um conjunto de sistemas logísticos de armazenamento e transporte (com automação para carga e descarga) e um sistema de controle por computador. Ele pode produzir qualquer uma de uma variedade de peças simplesmente alterando o software.
Em geral, um FMS inclui um sistema de processamento, um sistema de logística, um sistema de fluxo de informações e um sistema auxiliar.
(1) Sistema de processamento
O sistema de processamento foi projetado para processar automaticamente todos os tipos de peças de trabalho em qualquer ordem e trocar ferramentas e cortadores automaticamente. Ele consiste principalmente em máquinas-ferramenta CNC e centros de usinagem.
(2) Sistema de logística
A logística refere-se ao fluxo de materiais no FMS (Sistema de Manufatura Flexível). Os materiais que fluem no FMS incluem peças de trabalho, ferramentas, acessórios, cavacos e fluido de corte.
O sistema de logística é responsável pela identificação automática, armazenamento, distribuição, transporte, troca e gerenciamento desses materiais, desde a importação até a exportação no FMS. Ele inclui carrinhos de transporte automático, um armazém tridimensional e um armazém central de ferramentas, principalmente para facilitar o armazenamento e o transporte de ferramentas e peças de trabalho.
(3) Sistema de fluxo de informações
O sistema de fluxo de informações controla, coordena, programa, monitora e gerencia os processos de processamento e logística no FMS. Ele é composto por computadores, computadores de controle industrial, controladores programáveis, redes de comunicação, bancos de dados e softwares de controle e gerenciamento relacionados.
Ele funciona como o centro nervoso e a linha de vida do FMS e atua como um elo entre os vários subsistemas.
(4) Sistema auxiliar
O sistema auxiliar inclui estações de trabalho de limpeza, estações de trabalho de inspeção, equipamentos de remoção de cavacos e equipamentos de rebarbação, todos sob o controle do controlador do FMS e que trabalham em coordenação com os sistemas de processamento e logística para cumprir a função do FMS.
O FMS é ideal para o processamento de peças com formas complexas, precisão moderada e lotes de tamanho médio. Como todos os equipamentos do FMS são controlados por computador, só é necessário alterar o programa de controle ao mudar o objeto de processamento, o que torna o sistema altamente flexível e adequado às necessidades dinâmicas e mutáveis do mercado.
A célula de manufatura flexível (FMC) pode ser considerada uma versão menor de um sistema de manufatura flexível (FMS). Normalmente, ela inclui um ou dois centros de usinagem e é equipada com um magazine de bandejas, um dispositivo de troca automática de bandejas e um pequeno magazine de ferramentas.
O FMC é capaz de processar peças com complexidade média.
Devido à sua menor complexidade, menor escala, menor investimento e operação confiável em comparação com um FMS, o FMC é uma forma promissora de fabricação automática e a direção de desenvolvimento do FMS. Além disso, é fácil conectar o FMC a um FMS para expandir sua funcionalidade.
Como fundador do MachineMFG, dediquei mais de uma década de minha carreira ao setor de metalurgia. Minha vasta experiência permitiu que eu me tornasse um especialista nas áreas de fabricação de chapas metálicas, usinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou sempre pensando, lendo e escrevendo sobre esses assuntos, esforçando-me constantemente para permanecer na vanguarda do meu campo. Permita que meu conhecimento e experiência sejam um trunfo para sua empresa.
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