Sebenta · Programar e operar manualmente os centros de trabalho CNC para mobiliário e carpintaria (UC01267)

Introdução

Esta sebenta ensina a operar e programar manualmente um centro de trabalho com CNC (Comando Numérico Computorizado) aplicado à indústria de mobiliário e carpintaria. É a competência que transforma o desenho técnico de um componente (uma prateleira, uma lateral de armário, uma perna torneada) numa peça real, maquinada com rigor e repetida sem variação de peça para peça.

O título da unidade tem dois verbos e ambos contam. Programar quer dizer escrever e, sobretudo, editar programas simples diretamente na máquina, em código ISO (códigos G e M) ou no editor gráfico do comando. Operar manualmente quer dizer preparar a máquina com as próprias mãos: ligar e referenciar, montar e medir ferramentas, posicionar e fixar peças, definir o ponto zero, mover os eixos em modo manual, executar instruções em MDI, arrancar o programa em modo automático, acompanhar o corte, ajustar avanço e rotação e responder aos alarmes. Não é uma unidade de CAD/CAM: o programa nasce ou é corrigido junto à máquina, para componentes simples.

O percurso segue a ordem em que um profissional aprende a máquina: primeiro conhecer o sistema CNC e as máquinas do setor, depois os equipamentos e redes de apoio e as unidades em que se leem os seus valores, a seguir o plano de trabalho, as mesas e a fixação, o sistema de eixos, coordenadas e ângulos, a simbologia e o HMI, os modos de operação, o setup com os pontos zero, o modo manual e o MDI, a programação em código ISO e em modo gráfico, a edição e gravação, as velocidades de corte e avanço, a execução em modo automático, os alarmes e, por fim, a segurança, a saúde e a qualidade.

Objetivos de aprendizagem (referencial): operar máquinas-ferramentas e centros de trabalho com CNC para mobiliário e carpintaria; operar os equipamentos e redes de apoio necessários ao seu funcionamento; e programar nessas máquinas a maquinagem de componentes simples, aplicando os procedimentos de operação e cumprindo as normas de segurança e saúde no trabalho.

1. O comando numérico computorizado (CNC)

O que é o CNC

Um sistema CNC é um computador dedicado que comanda os movimentos de uma máquina-ferramenta a partir de instruções numéricas: coordenadas de posição, velocidades de avanço, velocidade de rotação da ferramenta e funções auxiliares (ligar o fuso, trocar a ferramenta, ligar a aspiração). Em vez de um operador rodar manivelas e ler escalas, o comando calcula a trajetória e manda os motores de cada eixo deslocarem-se, em simultâneo e de forma coordenada, até às posições pedidas.

O comando numérico nasceu na indústria metalomecânica, a meio do século XX, com máquinas que liam os programas em fita perfurada (NC, comando numérico). Com a entrada do microprocessador, o comando passou a ser um computador com memória, ecrã e teclado: o CNC. Na madeira e no mobiliário, a CNC generalizou-se com as fresadoras de painel (routers), os centros de trabalho e as multifuradoras, e hoje está presente desde a pequena marcenaria até às linhas de produção de mobiliário em série.

As vantagens que justificam o investimento são sempre as mesmas:

CNC e outras máquinas com automatismos digitais

Hoje quase todas as máquinas de uma oficina têm eletrónica: uma orladora com autómato, uma seccionadora com batente programável, uma prensa com temporizador digital. Nem todas são máquinas com CNC. A distinção faz-se pelo que o comando controla:

O critério decisivo é a interpolação: a CNC calcula os pontos intermédios de uma reta ou de um arco e coordena os motores de dois ou mais eixos para que a ferramenta siga essa trajetória com a velocidade de avanço programada. Um batente que se posiciona sozinho numa cota é um automatismo útil, mas não é comando numérico de trajetória.

Elementos constituintes do sistema CNC

O "sistema CNC" não é só o ecrã. É uma cadeia de elementos que vai do programa até ao movimento real da ferramenta:

1. Programa: a sequência de instruções (blocos) que descreve o trabalho. Chega à máquina por rede, por memória USB ou é escrito no próprio comando.
2. Unidade de comando (o "CN" propriamente dito): o computador que lê o programa, interpreta cada bloco, calcula as trajetórias (interpolador) e envia ordens de posição a cada eixo. Guarda também as tabelas de ferramentas e de origens.
3. Interface homem-máquina (HMI): ecrã, teclado, botões e volante por onde o operador vê o estado da máquina e dá ordens.
4. Autómato da máquina (PLC): gere as funções lógicas: portas e proteções, trocador de ferramentas, vácuo, ar comprimido, aspiração, lubrificação, sinais de segurança. As funções M do programa passam em grande parte por ele.
5. Acionamentos (drives) e motores dos eixos: normalmente servomotores, que convertem as ordens do comando em movimento, através de cremalheiras, fusos de esferas ou correias.
6. Sistema de medição: codificadores (encoders) nos motores ou réguas nos eixos, que medem a posição real e a devolvem ao comando. O comando compara a posição pedida com a posição medida e corrige a diferença: é o funcionamento em malha fechada.
7. Motor do fuso e respetivo variador: dão à ferramenta a velocidade de rotação programada (S).

PROGRAMA → UNIDADE DE COMANDO (interpola) → DRIVES → MOTORES → EIXOS → FERRAMENTA
                 ↑                                              │
                 └───────── medição da posição (encoders) ──────┘

2. Máquinas-ferramentas com CNC para mobiliário e carpintaria

A indústria de madeira, mobiliário e carpintaria usa várias famílias de máquinas-ferramentas com CNC. O referencial destaca cinco:

Na prática, as designações cruzam-se: muitas fresadoras CNC de oficina já têm cabeça de furação e trocador de ferramentas, e o fabricante chama-lhes "centro de trabalho". O que interessa é saber que grupos operadores a máquina tem, porque é isso que decide que operações consegue fazer.

O laser: um caso à parte

A máquina de corte e gravação a laser é CNC (tem eixos X e Y comandados e interpolados), mas a "ferramenta" é um feixe de luz. Não há rotação nem avanço por dente: os parâmetros são a potência do laser (em percentagem da potência nominal, que se exprime em watts) e a velocidade de deslocamento. Como o feixe queima o material, o corte deixa a aresta escurecida, produz fumos que têm de ser extraídos e há risco de incêndio: nunca se deixa uma máquina laser a trabalhar sem vigilância. Os lasers usados nestas máquinas são de classe perigosa para os olhos; a proteção vem da cabine fechada da máquina, que nunca se abre nem se anula durante o funcionamento.

Componentes, operações e máquinas

A escolha da máquina parte do componente e das operações que ele exige:

Exemplo resolvido: que máquinas para um móvel de cozinha

Uma marcenaria vai produzir 30 móveis baixos de cozinha em aglomerado revestido de 18 mm. Cada móvel tem duas laterais, uma base, uma prateleira e uma porta.

1. Laterais: precisam de furos de face para as cavilhas, para os suportes de prateleira e para as bases das dobradiças, e de uma ranhura para as costas. Face e ranhura: centro de trabalho (ou router com cabeça de furação).
2. Base e prateleira: precisam de furos de topo para cavilhas. Furação horizontal: multifuradora ou centro de trabalho com brocas horizontais.
3. Porta: precisa de furos de copa das dobradiças na face interior. Furação de face de maior diâmetro: centro de trabalho ou multifuradora com mandril adequado.
4. Conclusão: com um centro de trabalho que tenha furação vertical, horizontal e fresagem, todas as peças passam pela mesma máquina, peça a peça. Se a série crescer, faz sentido separar: nesting numa fresadora para cortar e furar as faces a partir da chapa, e multifuradora só para a furação de topo.

3. Elementos constituintes de uma máquina-ferramenta com CNC

Seja qual for a família, uma máquina-ferramenta com CNC para madeira reúne os mesmos elementos, com nomes que vais encontrar no manual:

4. Equipamentos e redes de apoio

Uma máquina CNC não trabalha isolada. Precisa de equipamentos e redes que a alimentam e que, se falharem, a impedem de trabalhar em segurança. Operar estes equipamentos faz parte da competência do operador, tal como operar a própria máquina.

Sequência de arranque das redes de apoio

A ordem que se segue antes de ligar a máquina é, na generalidade das oficinas, esta (a instrução de trabalho da tua empresa manda):

1. Confirmar que a zona está livre e que ninguém está a intervir na máquina (manutenção, limpeza).
2. Ligar o compressor (ou confirmar que a rede geral tem pressão) e ler o manómetro da unidade de tratamento à entrada da máquina: tem de estar dentro do valor indicado no manual.
3. Purgar a água condensada do filtro, se a instrução de trabalho o pedir.
4. Ligar o interruptor geral da máquina e esperar que o comando arranque.
5. Ligar a aspiração e abrir o registo da conduta desta máquina.
6. Ligar a bomba de vácuo quando for necessária para fixar as peças e confirmar o valor no vacuómetro.
7. Só depois referenciar a máquina (ver capítulo 13) e começar a trabalhar.

No fim do turno, faz-se o inverso: parar o programa, retirar as peças, desligar vácuo, aspiração, máquina e, se for essa a regra da oficina, o compressor.

5. Unidades de medida e valores de referência

Ler os valores do HMI, do manómetro, do vacuómetro e da chapa de características da máquina exige dominar as unidades. O Sistema Internacional (SI) é a referência, mas na oficina aparecem também unidades práticas, como o bar e as rotações por minuto.

Valores de referência

Os valores de referência são os valores dentro dos quais a máquina foi projetada para trabalhar: pressão de ar mínima e máxima, vácuo mínimo para iniciar o ciclo, rotação máxima do fuso, rotação máxima de cada ferramenta, tensão de alimentação, cursos dos eixos. Vêm de três fontes, por esta ordem de autoridade:

1. Manual e chapa de características da máquina (redes: eletricidade, ar, vácuo; cursos; rotação máxima do fuso).
2. Dados do fabricante da ferramenta (rotação máxima da ferramenta, gravada muitas vezes na própria haste ou corpo; velocidades de corte recomendadas).
3. Instruções de trabalho da empresa (valores já testados para cada peça e material).

Para o ar comprimido, as máquinas de oficina trabalham tipicamente com uma pressão da ordem dos 6 bar, mas o valor certo, e o mínimo abaixo do qual a máquina para, é o que o fabricante indica. Para o vácuo, cada fabricante indica o vácuo mínimo para a mesa segurar a peça; abaixo dele, o comando não deixa arrancar ou para o ciclo.

Exemplo resolvido: a força com que uma ventosa segura a peça

Uma ventosa retangular tem 120 mm × 50 mm de área útil de sucção. O vacuómetro indica uma depressão de 0,8 bar (a pressão sob a ventosa está 0,8 bar abaixo da atmosférica). Com que força é que o ar exterior prende a peça contra a ventosa?

1. Área em m²: 120 mm × 50 mm = 6000 mm² = 6000 / 1 000 000 m² = 0,006 m².
2. Depressão em pascal: 0,8 bar × 100 000 Pa/bar = 80 000 Pa (80 kPa).
3. Força: F = p × A = 80 000 Pa × 0,006 m² = 480 N, o equivalente ao peso de uma massa de cerca de 49 kg (480 / 9,81).
4. Se o vácuo cair para 0,4 bar (por uma fuga), a força cai para metade: 240 N. E se a ventosa ficar meio descoberta, a fuga faz cair o vácuo de toda a zona.

Conclusão: a força de fixação depende do vácuo e da área de sucção. Peças pequenas têm pouca área, logo pouca força, e um esforço de corte lateral pode arrastá-las. Por isso o vacuómetro não é decoração: é um instrumento de segurança.

Exemplo resolvido: converter unidades de avanço e pressão

O manual de uma ferramenta recomenda um avanço de 6 m/min, mas o programa usa F em mm/min. O manómetro de uma máquina importada mostra 87 psi.

1. Avanço: 6 m/min × 1000 = F6000 (mm/min).
2. Pressão: 87 psi / 14,5 ≈ 6,0 bar.

6. O plano de trabalho principal: a mesa da máquina

O plano de trabalho principal é a superfície da mesa da máquina, onde as peças são posicionadas e maquinadas. Nos centros de trabalho de mobiliário é um plano horizontal, e corresponde ao plano XY do sistema de eixos (capítulo 8): é sobre ele que se desenham os contornos e os furos das peças planas.

Analisar o plano de trabalho é responder a quatro perguntas antes de preparar qualquer peça:

1. Área útil: qual é o comprimento (X) e a largura (Y) máximos de peça que a máquina aceita? Vem no manual e depende também dos cursos dos eixos e do diâmetro das ferramentas.
2. Altura de passagem: qual é a espessura máxima de peça (mais a altura da ventosa ou do painel de sacrifício) que passa por baixo do grupo operador?
3. Referências físicas: onde estão os batentes (encostos) de referência, que definem a posição da peça em X e Y, e a que origem do programa correspondem?
4. Zonas de trabalho: a mesa está dividida em zonas (por exemplo, esquerda e direita) para trabalhar em pêndulo, preparando uma peça numa zona enquanto a máquina maquina na outra?

O estado do plano de trabalho afeta diretamente a qualidade: uma apara debaixo de uma ventosa faz fugir o vácuo; um painel de sacrifício desgastado desnivela a peça e a profundidade das fresagens varia; um batente mal recolhido pode ser atingido pela ferramenta.

7. Tipos de mesa e sistemas de fixação de peças

A peça tem de ficar imóvel durante todo o programa, contra o esforço de corte da ferramenta. Nos centros de trabalho para mobiliário há dois grandes tipos de mesa, e sistemas complementares:

Os batentes (encostos que sobem da mesa) não fixam: posicionam. A peça encosta aos batentes para ficar numa posição conhecida, e só depois o vácuo ou os grampos a prendem. Na maior parte das máquinas, os batentes descem automaticamente antes de a ferramenta passar por essa zona.

Exemplo resolvido: escolher o sistema de fixação certo

Uma oficina tem de maquinar três trabalhos numa máquina que tem mesa de barras com ventosas e, noutra máquina, mesa plana de nesting.

Trabalho A. 20 prateleiras iguais, já esquadrejadas na seccionadora, 800 mm × 350 mm, em aglomerado revestido de 18 mm, com quatro furos de topo para cavilhas em cada extremo.

1. Precisam de furação de topo: a broca horizontal tem de chegar à aresta da peça, por isso a peça não pode estar assente numa mesa plana encostada a tudo.
2. A peça é plana e tem boa área: ventosas chegam para a segurar.
3. Solução: mesa de barras com ventosas, com as ventosas posicionadas longe das arestas onde a broca entra, e peça encostada aos batentes.

Trabalho B. Cortar numa chapa de 2800 mm × 2070 mm todas as peças de um roupeiro, com furos de face.

1. Todas as peças saem da mesma chapa: é nesting.
2. Solução: mesa plana de vácuo com painel de sacrifício, corte das peças pequenas em primeiro lugar e passe final com película ou avanço reduzido.

Trabalho C. Travessas de pinho maciço de 45 mm × 70 mm × 900 mm, com respigas nos topos.

1. Peça estreita: a área de ventosa disponível é pequena e o esforço de fresar a respiga é grande.
2. Solução: grampos pneumáticos nas barras, com a peça encostada aos batentes.

8. Sistema de eixos de movimento: eixos lineares e angulares

O movimento da ferramenta em relação à peça descreve-se com um sistema de eixos normalizado. A norma internacional de referência (ISO 841) usa um sistema de coordenadas cartesianas de mão direita, com estas regras:

• O eixo Z é o eixo da ferramenta, paralelo ao eixo do fuso principal. Nos centros de trabalho de mobiliário, com o eletrofuso vertical, Z é vertical.
• O sentido positivo de Z é o que afasta a ferramenta da peça. Z+ é subir; Z- é descer em direção à peça. Por isso as profundidades de corte aparecem com sinal negativo (Z-10) quando o zero Z está na face da peça.
• O eixo X é horizontal e, em regra, o de maior curso (ao longo do comprimento da mesa).
• O eixo Y completa o sistema pela regra da mão direita: com o polegar a apontar X+, o indicador aponta Y+ e o dedo médio aponta Z+.

              Z+ (sobe, afasta-se da peça)
              │
              │     Y+ (para o fundo da mesa)
              │    ╱
              │   ╱
              │  ╱
              │ ╱
              └──────────────── X+ (ao longo da mesa)
           origem

Eixos de movimento linear e de movimento angular

O sentido positivo de cada eixo rotativo segue também a regra da mão direita: com o polegar a apontar o sentido positivo do eixo linear (por exemplo X+), os outros dedos, ao fecharem, indicam o sentido positivo da rotação em torno dele (A+).

O número de eixos de uma máquina diz o que ela consegue fazer:

Nos tornos CNC a lógica é a mesma, adaptada: o eixo Z é o eixo de rotação da peça, e o X é o que aproxima e afasta a ferramenta desse eixo.

Os centros de trabalho de mobiliário têm ainda eixos e movimentos auxiliares: subida e descida das brocas da cabeça de furação, batentes, trocador de ferramentas. Não são eixos de trajetória, são movimentos comandados pelo PLC por funções do programa.

9. Coordenadas cartesianas da posição da ferramenta

A posição da ferramenta no espaço de trabalho descreve-se pelas suas coordenadas cartesianas (X, Y, Z), medidas a partir de uma origem. Em programação, a posição programada é a do ponto de referência da ferramenta: normalmente a ponta, no eixo de rotação.

Um ponto P (100, 50, -10), com a origem no canto da peça e Z0 na face superior, significa: 100 mm em X a partir do canto, 50 mm em Y a partir do canto, e a ponta da ferramenta 10 mm abaixo da face superior (dentro do material).

As coordenadas escrevem-se de duas maneiras:

• Absolutas (G90): cada valor é a distância à origem do programa. É o modo normal, porque cada linha é independente das anteriores.
• Incrementais (G91): cada valor é o deslocamento a partir da posição atual da ferramenta. Útil para repetições (furos igualmente espaçados), mas um erro numa linha propaga-se a todas as seguintes.

Exemplo resolvido: absolutas e incrementais

A ferramenta está na origem (0, 0) e tem de passar pelos pontos de centro de quatro furos: P1 (37, 64), P2 (37, 96), P3 (37, 128) e P4 (37, 160).

1. Em absolutas, cada linha diz onde está o furo em relação à origem.
2. Em incrementais, cada linha diz quanto andar: de P1 para P2, 96 - 64 = 32 mm em Y e 0 em X.
3. Verificação: somando os incrementos em Y, 64 + 32 + 32 + 32 = 160, que é a coordenada absoluta de P4. Bate certo.
4. Os furos estão alinhados (X igual em todos) e igualmente espaçados de 32 mm, que é o passo usado na furação de suportes de prateleira de muitos móveis de caixa (o chamado sistema 32).

Exemplo resolvido: ler as coordenadas de um contorno

Uma peça retangular de 600 mm × 300 mm tem a origem no canto inferior esquerdo, Z0 na face superior. Quais são as coordenadas dos quatro cantos, percorridos no sentido contrário ao dos ponteiros do relógio a partir da origem?

1. Canto 1: (0, 0).
2. Canto 2: (600, 0), ao longo de X.
3. Canto 3: (600, 300).
4. Canto 4: (0, 300), e regressa ao canto 1.
5. Estas são as coordenadas da aresta da peça, não do centro da ferramenta. Para a ferramenta cortar por fora da peça, o seu centro tem de andar afastado de um raio: isso resolve-se com a compensação do raio (capítulo 15).

10. Ângulos de rotação da ferramenta

Nas operações correntes, a ferramenta trabalha perpendicular ao plano de trabalho: o seu eixo coincide com a normal ao plano (a reta perpendicular à mesa). Diz-se que a ferramenta está a 0°.

O ângulo de rotação da ferramenta mede quanto o eixo da ferramenta se afasta dessa normal:

Além da inclinação em relação à normal, interessa a orientação no plano: um agregado horizontal pode furar para X+, X-, Y+ ou Y-, e numa máquina com eixo C pode orientar-se em qualquer direção. Estes ângulos programam-se em graus, como mais uma coordenada, com a letra que o fabricante atribui ao eixo rotativo.

Exemplo resolvido: um furo inclinado

Uma broca inclinada 15° em relação à normal tem de furar 20 mm de comprimento (medido ao longo do eixo da broca). Qual é a profundidade vertical do furo e quanto se desloca a ponta, na horizontal, desde a entrada?

1. Profundidade vertical = 20 × cos 15° = 20 × 0,966 = 19,3 mm.
2. Deslocamento horizontal = 20 × sen 15° = 20 × 0,259 = 5,2 mm.
3. Verificação: 19,3² + 5,2² = 372,5 + 27,0 = 399,5 ≈ 400 = 20². Bate certo.
4. Consequência prática: num painel de 25 mm, um furo destes não fura a face oposta (19,3 mm < 25 mm), mas a ponta fica 5,2 mm ao lado do ponto de entrada, o que tem de ser previsto no desenho.

11. Simbologia das interfaces e o HMI

Simbologia

Os painéis de operação das máquinas, das bombas de vácuo, dos compressores e dos quadros elétricos usam símbolos gráficos em vez de palavras, para serem entendidos em qualquer língua. Muitos seguem normas internacionais de símbolos para equipamentos (por exemplo, IEC 60417 e ISO 7000), mas o desenho exato varia de fabricante para fabricante: o manual da máquina tem sempre a legenda dos símbolos daquele painel.

A cor também é normalizada: o vermelho está reservado a paragem e emergência, o amarelo a aviso e condição anormal, o verde a arranque e condição normal, o azul a ação obrigatória.

Reconhecer estes símbolos sem hesitar é uma condição de segurança, não só de operação: o tempo até acionar a paragem de emergência tem de ser mínimo.

A interface homem-máquina (HMI)

O HMI (do inglês Human-Machine Interface, interface homem-máquina) é o conjunto de ecrã, teclado, botões, seletores e volante eletrónico por onde o operador dialoga com o comando. Um HMI típico tem estas áreas:

• Zona de estado: modo de operação ativo, programa selecionado, alarmes ativos, estado do fuso, vácuo e aspiração.
• Visualização de posição: coordenadas atuais de cada eixo, que podem ver-se em coordenadas de máquina (em relação ao zero máquina) ou em coordenadas de peça (em relação à origem ativa), e a distância que falta percorrer.
• Janela do programa: blocos já executados, bloco atual e seguintes.
• Valores ativos: avanço programado e real (F), rotação programada e real (S), ferramenta ativa (T), percentagens de override.
• Teclas de seleção de modo: manual, MDI, edição, automático, referenciação.
• Tabelas: ferramentas (comprimento, diâmetro, rotação máxima) e origens (G54 e seguintes).
• Consola portátil: volante eletrónico com seletor de eixo e de incremento, botão de emergência e, muitas vezes, botão de consentimento (só permite o movimento enquanto é premido).

O desenho do HMI muda de fabricante para fabricante, mas a lógica é comum: aprender a encontrar estas áreas numa máquina acelera muito a aprendizagem da seguinte.

12. Modos de operação e programação

Uma máquina-ferramenta com CNC está sempre num modo de operação, escolhido no HMI. Os nomes variam, mas os modos são estes:

A mudança de modo faz-se sempre no HMI, e nunca com a máquina em movimento. Cada modo tem o seu propósito: não se editam cotas enquanto o programa corre em automático, nem se maquinam séries inteiras em modo manual.

13. Setup: referenciação, pontos zero e compensação da ferramenta

Antes de qualquer trabalho, a máquina tem de saber onde está cada eixo, onde está a peça e onde está a ponta de cada ferramenta. O conjunto destas operações é o setup, a que também se chama taratura ou zeramento. São três passos diferentes, que se confundem com facilidade.

Passo 1 · Reconhecimento dos eixos (referenciação)

Quando a máquina é ligada, o comando não sabe a posição real dos eixos (salvo em máquinas com medição absoluta). Por isso, a primeira operação do dia é a referenciação: em modo de referenciação, cada eixo desloca-se até um interruptor ou sensor de referência, numa posição fixa definida pelo fabricante. A partir desse momento, o comando conhece a posição de cada eixo em relação ao ponto zero da máquina e ativa os limites de curso por software.

• Faz-se ao ligar a máquina e sempre que o manual o pede (por exemplo, depois de certas paragens de emergência ou alarmes de eixo).
• Antes de referenciar, confirma-se que o caminho dos eixos está livre.
• Sem referenciação, o comando não aceita arrancar programas, ou aceita-os sem proteção de limites: por isso não se salta.

Passo 2 · Pontos zero

O ponto zero da peça é a origem a partir da qual o programa está escrito. O comando guarda, numa tabela de origens, a posição do zero peça em coordenadas de máquina; o programa ativa essa origem (em ISO, por exemplo com G54). Nos centros de trabalho de mobiliário, o zero peça coincide muitas vezes com o canto definido pelos batentes de cada zona da mesa: ao encostar a peça aos batentes, o seu canto fica exatamente na origem guardada.

O ponto zero da ferramenta é o ponto do fuso em relação ao qual se medem as ferramentas. Cada ferramenta tem na tabela de ferramentas o seu comprimento (distância do ponto zero da ferramenta até à ponta) e o seu diâmetro ou raio. O comando usa estes valores para colocar a ponta da ferramenta na cota Z programada (compensação de comprimento) e para afastar o centro da ferramenta de um raio em relação ao contorno (compensação do raio). Estes valores medem-se com um sensor de medição de ferramentas na máquina, num aparelho de pré-ajuste fora da máquina, ou segundo o procedimento do manual.

Passo 3 · Definir o zero peça (zeramento de uma peça nova)

Quando a peça não é posicionada por batentes com origem já guardada, define-se o zero peça em modo manual:

1. Com a máquina referenciada, passar a modo manual e selecionar uma ferramenta ou um apalpador com dimensões conhecidas.
2. Aproximar em X da aresta de referência da peça com incrementos pequenos (volante ou passo a passo), até tocar.
3. Registar na tabela de origens a posição do centro da ferramenta corrigida de um raio (se a ferramenta tem 10 mm de diâmetro e tocou pela esquerda, o canto está 5 mm à direita do centro).
4. Repetir para Y, noutra aresta de referência.
5. Para Z, seguir o método do manual: toque com apalpador ou sensor, ou cálculo a partir da superfície de apoio mais a espessura medida da peça. Não se desce uma ferramenta a rodar contra a peça para "sentir" o toque.
6. Ativar a origem e confirmar no ecrã, em coordenadas de peça, que o canto de referência mostra X0 Y0 e que a face superior corresponde a Z0 (ou à convenção da oficina, que em nesting é muitas vezes Z0 na superfície do painel de sacrifício).

Exemplo resolvido: onde vai parar a ferramenta

A tabela de origens tem G54 com X = 412,5 mm e Y = 86,2 mm (posição do canto da peça em coordenadas de máquina). O programa manda a ferramenta para X100 Y50 em coordenadas de peça. Em que posição de máquina fica o centro da ferramenta?

1. X máquina = 412,5 + 100 = 512,5 mm.
2. Y máquina = 86,2 + 50 = 136,2 mm.
3. Se o operador se esquecer de ativar G54 e o comando usar o zero máquina, a ferramenta vai para X100 Y50 de máquina: 412,5 mm ao lado em X e 86,2 mm em Y, possivelmente em cima de uma ventosa ou de um batente.

Exemplo resolvido: erro de comprimento de ferramenta

Na tabela de ferramentas, T3 tem comprimento registado de 95,4 mm. Um colega trocou a fresa por outra com 120,1 mm de comprimento e não atualizou a tabela. O programa manda fresar a Z-5.

1. Diferença de comprimento: 120,1 - 95,4 = 24,7 mm.
2. A ponta real está 24,7 mm mais abaixo do que o comando julga.
3. Em vez de fresar 5 mm, a ferramenta entra 5 + 24,7 = 29,7 mm: atravessa um painel de 18 mm e fresa a ventosa ou a mesa.
4. Regra: cada troca de ferramenta obriga a medir e a atualizar a tabela, e a primeira peça depois disso faz-se com override reduzido e bloco a bloco.

14. Modo manual e modo MDI

Modo manual: movimento e posicionamento

Em modo manual, o operador move os eixos diretamente. Há três maneiras:

• Jog contínuo: o eixo move-se enquanto a tecla de direção (por exemplo X+) estiver premida, a uma velocidade regulável pelo override de jog.
• Incremental (passo a passo): cada toque desloca um valor fixo escolhido (por exemplo 1 mm, 0,1 mm, 0,01 mm).
• Volante eletrónico: cada divisão do volante desloca o eixo selecionado do incremento escolhido. É o método mais fino para aproximar a ferramenta da peça.

Operações típicas em modo manual: afastar os eixos de uma zona de colisão depois de um alarme, aproximar a ferramenta para medir ou zerar, levar o grupo a uma posição de troca manual de ferramenta, ligar e desligar vácuo, aspiração e fuso pelas teclas próprias.

Regras de ouro: começar com velocidade baixa e incremento grande só longe da peça, passar a incremento pequeno perto da peça; confirmar o eixo selecionado e o sentido antes de rodar o volante; nunca pôr a mão na zona de trabalho com o eixo a mover.

Modo MDI: introdução manual de dados

O MDI (do inglês Manual Data Input) permite escrever e executar uma ou poucas instruções sem as gravar num programa. Funciona como um modo semiautomático: escreve-se o bloco, confirma-se, e a máquina executa-o ao carregar em arranque de ciclo.

Exemplos de uso:

T3 M06              ; chamar a ferramenta 3 para o fuso
M03 S18000          ; ligar o fuso a 18000 rpm, sentido horário
G90 G54 G00 Z50     ; primeiro subir: ferramenta a 50 mm acima do zero peça
G00 X0 Y0           ; depois ir, em rápido, por cima da origem da peça
M05                 ; parar o fuso

O MDI é a ponte entre o movimento livre do modo manual e a sequência completa do modo automático. Serve para confirmar uma posição, testar uma função, chamar uma ferramenta ou posicionar o grupo de forma exata.

15. Programação CNC em modo texto: o sistema ISO de códigos G e M

Estrutura de um programa

No modo texto, o programa escreve-se com o sistema ISO de códigos G e M (norma ISO 6983), uma linguagem de base comum à generalidade dos comandos. Um programa é uma sequência de blocos (linhas); cada bloco é formado por palavras, cada palavra é uma letra seguida de um número:

Os comentários escrevem-se entre parênteses ou depois de ponto e vírgula, conforme o comando. Muitas funções são modais: ficam ativas até outra da mesma família as substituir. Depois de G01 e F6000, todos os blocos seguintes são interpolação linear a 6000 mm/min até aparecer outro G de movimento ou outro F.

Códigos G e M essenciais

A escolha de milímetros ou polegadas também se faz com um código G, que muda de comando para comando (G21/G20 em muitos, G71/G70 noutros): confirma no manual. Muitos comandos têm ainda ciclos fixos de furação (em vários comandos ISO, G81 e seguintes) e códigos M próprios para vácuo, aspiração, batentes e grupos de furação.

Exemplo resolvido: ler e corrigir um programa de ranhura

Um colega escreveu este programa para fresar uma ranhura reta de 200 mm, com 10 mm de profundidade, numa peça com Z0 na face superior:

G90            ; coordenadas absolutas
M03 S12000     ; liga o fuso a 12000 rpm
G00 X0 Y0 Z5   ; posiciona rápido, ponta 5 mm acima da peça
G01 Z-10 F500  ; desce a cortar até 10 mm de profundidade, a 500 mm/min
G01 X200       ; corta em linha reta até X200
M05            ; desliga o fuso
M30            ; fim do programa

1. Lido linha a linha: absolutas; fuso a 12000 rpm; rápido até 5 mm acima da origem; mergulho a 500 mm/min até Z-10; corte em linha reta até X200, mantendo Y0 e Z-10 (G01 e F500 são modais); fuso parado; fim.
2. Problema 1: o programa acaba com a ferramenta dentro da ranhura (Z-10). O fuso para com a fresa enterrada, e o próximo movimento rápido da máquina pode arrastá-la pela peça. Falta subir antes de parar o fuso: G00 Z20.
3. Problema 2: não se diz que origem nem que ferramenta usar. Falta G54 e a chamada da ferramenta (T... M06) com a respetiva compensação de comprimento.
4. Problema 3: o rápido G00 X0 Y0 Z5 move os três eixos ao mesmo tempo. Se a ferramenta estiver baixa, pode atravessar grampos ou batentes. É mais seguro subir primeiro e só depois deslocar em XY.

Versão corrigida:

G17 G40 G90        ; plano XY, sem compensação de raio, absolutas
T2 M06             ; fresa de ranhurar da posição 2
G54                ; origem da peça
M03 S12000         ; fuso horário a 12000 rpm
G00 Z20            ; altura de segurança
G00 X0 Y0          ; por cima do início da ranhura
G00 Z5             ; aproximação rápida até 5 mm da face
G01 Z-10 F500      ; mergulho a avanço lento
G01 X200 F3000     ; ranhura de 200 mm, com avanço de corte
G00 Z20            ; sai da peça antes de parar o fuso
M05                ; para o fuso
M30                ; fim de programa

Compensação do raio da ferramenta

O desenho dá a aresta da peça, mas o comando comanda o centro da ferramenta. Uma fresa de 12 mm de diâmetro que siga a aresta com o centro deixa a peça 6 mm mais pequena de cada lado. Há duas soluções: calcular à mão o percurso do centro (somando ou subtraindo o raio) ou programar a aresta da peça e deixar o comando fazer a conta com G41 / G42, lendo o raio na tabela de ferramentas.

Para saber se é G41 ou G42, olha-se no sentido do movimento: se a ferramenta tem de ficar à esquerda do contorno, é G41; se à direita, G42. Num contorno exterior percorrido no sentido horário, o lado de fora fica à esquerda: G41. A compensação ativa-se num movimento de entrada fora da peça e anula-se (G40) num movimento de saída, também fora da peça.

Exemplo resolvido: contorno exterior de uma prateleira

Peça de 600 mm × 300 mm em aglomerado revestido de 18 mm, assente em ventosas, origem G54 no canto inferior esquerdo, Z0 na face superior. Fresa T1 de 12 mm de diâmetro, 2 gumes. Contorno exterior em dois passes, sentido horário.

G17 G40 G90              ; plano XY, sem compensação, absolutas
T1 M06                   ; fresa de haste de 12 mm
G54                      ; origem da peça
M03 S18000               ; fuso horário a 18000 rpm
G00 Z20                  ; altura de segurança
G00 X-20 Y-20            ; ponto de partida fora da peça
G01 Z-9 F2000            ; 1.º passe: desce fora da peça até 9 mm
G41 G01 X0 Y-10 F6000    ; entrada com compensação à esquerda
G01 Y300                 ; lado esquerdo, para cima
G01 X600                 ; lado de cima, para a direita
G01 Y0                   ; lado direito, para baixo
G01 X-10                 ; lado de baixo, para a esquerda, até sair da peça
G40 G01 X-20 Y-20        ; saída e anulação da compensação
G01 Z-18.5 F2000         ; 2.º passe: 0,5 mm abaixo da face inferior
G41 G01 X0 Y-10 F6000
G01 Y300
G01 X600
G01 Y0
G01 X-10
G40 G01 X-20 Y-20
G00 Z20                  ; sai da peça
M05                      ; para o fuso
M30                      ; fim de programa

Verificação passo a passo:

1. Coordenadas: os cantos programados são (0, 0), (0, 300), (600, 300) e (600, 0): batem com a peça de 600 × 300.
2. Sentido: sobe pela esquerda, vai para a direita por cima, desce pela direita, volta pela base: horário. Com o exterior à esquerda do percurso, G41 está certo.
3. Centro da ferramenta: com a compensação, o centro anda a 6 mm da aresta (raio de 12 / 2), por fora. Por exemplo, no lado de cima o centro anda em Y306.
4. Profundidade: 9 + 9,5 = 18,5 mm em dois passes; 18,5 - 18 = 0,5 mm abaixo da face inferior, o suficiente para cortar a peça por inteiro sem chegar às ventosas, que estão por baixo e para dentro do contorno.
5. Saída: G00 Z20 antes de M05: a ferramenta sai da peça antes de parar.
6. Comprimento do contorno: 2 × (600 + 300) = 1800 mm por passe. A 6000 mm/min, cada passe demora cerca de 1800 / 6000 = 0,3 min = 18 s (sem contar entradas e saídas).

O ponto decimal em Z-18.5 é o separador que o comando aceita; na escrita em português usamos a vírgula (18,5 mm), no programa usa-se o ponto.

Exemplo resolvido: um arco

A ferramenta está em (0, 0). Tem de descrever um meio círculo de raio 50 mm até (100, 0), passando por cima (por (50, 50)).

1. Centro do arco: (50, 0). Distância do início ao centro: 50 mm; do fim ao centro: 50 mm. É um arco válido.
2. Sentido: de (0, 0) para (50, 50) e depois para (100, 0), visto de cima, é o sentido dos ponteiros do relógio: G02.
3. I e J são a posição do centro em relação ao ponto de partida: I = 50 - 0 = 50, J = 0 - 0 = 0.
4. Bloco: G02 X100 Y0 I50 J0 (ou, nos comandos que aceitam raio, G02 X100 Y0 R50).
5. Se se escrevesse G03, o arco passaria por baixo, por (50, -50): a peça sairia ao contrário.

Modo gráfico de programação

Muitos comandos e, sobretudo, os softwares dos centros de trabalho de mobiliário oferecem um modo gráfico: o operador escolhe a peça (dimensões), coloca operações sobre um desenho (furo, ranhura, contorno, rebaixo) e preenche parâmetros (diâmetro, profundidade, ferramenta), e o software gera o programa. Muitas vezes é paramétrico: as cotas dependem de variáveis como o comprimento e a largura da peça, e o mesmo programa serve para peças de várias medidas.

Vantagens: menos erros de escrita, mais rapidez em peças simples, visualização imediata do resultado. Limites: esconde o código, por isso quando algo corre mal é ao código gerado (ou à lista de operações) que se volta para perceber o que o comando está a fazer. A combinação ideal é dominar os dois: o gráfico para rapidez, o texto para compreender e diagnosticar.

16. Edição e gravação de um programa CNC

Editar um programa existente é tão frequente como escrevê-lo de raiz. O referencial pede alterações simples de dimensões e de geometria: mudar uma cota, uma profundidade, a posição de um furo, um avanço.

1. Copiar antes de mexer: gravar uma cópia com novo nome ou nova revisão, para não perder a versão que funcionava.
2. Abrir a cópia no modo de programação (edição).
3. Localizar as linhas a alterar (a pesquisa do editor encontra um valor como "X600").
4. Editar só o necessário, sem mexer na estrutura (entradas, saídas, compensação, fim de programa).
5. Verificar a coerência: se uma cota muda, todas as que dela dependem mudam também.
6. Gravar com um nome identificável: peça, revisão e data (por exemplo PRAT600-R2-2026-09-21, respeitando os caracteres que o comando aceita).
7. Simular antes de executar (capítulo 18).

Exemplo resolvido: a prateleira passa de 600 para 560 mm

O cliente pediu a mesma prateleira com 560 mm de comprimento. No programa de contorno do capítulo 15:

1. O comprimento aparece nas linhas com X600. Procurando no editor, há uma por passe (G01 X600, o lado de cima); o bloco seguinte, G01 Y0, continua em X600 porque as coordenadas são modais, por isso não tem de ser editado.
2. Muda-se G01 X600 para G01 X560 nos dois passes: duas edições no total.
3. Entradas e saídas (X-20, X-10) ficam iguais, porque são fora da peça do lado da origem.
4. Verificação: novo contorno 2 × (560 + 300) = 1720 mm por passe; cantos (0, 0), (0, 300), (560, 300), (560, 0).
5. Se o programa tivesse furos posicionados a partir da aresta direita (por exemplo a 50 mm dela, em X550), esses também teriam de mudar para X510. É o passo 5 da lista: coerência.

17. Velocidades de corte, rotação e avanço

O referencial pede que o operador saiba ajustar as velocidades de avanço e de rotação programadas. Para ajustar com critério é preciso perceber de onde vêm os números.

Velocidade de corte

A velocidade de corte (vc) é a velocidade a que o gume da ferramenta passa pelo material. Depende do diâmetro da ferramenta e da rotação:

vc = π × D × n / 1000, com vc em m/min, D (diâmetro da ferramenta) em mm e n (rotação) em rpm. Dividir por 1000 converte mm em m.

Avanço por dente

O avanço por dente (fz) é a espessura de material que cada gume retira em cada volta. Liga o avanço programado (F), a rotação (n) e o número de gumes (z):

fz = F / (n × z), com fz em mm, F em mm/min e n em rpm. Ao contrário: F = fz × n × z.

Os valores recomendados de vc e de fz vêm do fabricante da ferramenta, para cada material. A rotação nunca pode passar a rotação máxima marcada na ferramenta nem a do fuso.

Exemplo resolvido: verificar os valores do contorno

Fresa de 12 mm, 2 gumes, S18000, F6000 (o programa do capítulo 15).

1. vc = π × 12 × 18000 / 1000 = 3,1416 × 216 = 678,6 m/min.
2. fz = 6000 / (18000 × 2) = 6000 / 36000 = 0,167 mm por dente.
3. Se o fabricante da ferramenta recomendar para este material fz = 0,25 mm, o avanço devia ser F = 0,25 × 18000 × 2 = 9000 mm/min (9 m/min).

Exemplo resolvido: o override muda o avanço por dente

Durante a primeira peça, o operador baixa o override de avanço para 50%. A rotação fica a 100%.

1. Avanço real: 6000 × 0,50 = 3000 mm/min.
2. fz real: 3000 / (18000 × 2) = 0,083 mm, metade do previsto.
3. Com um avanço por dente tão baixo, os gumes raspam em vez de cortar: a ferramenta aquece, a aresta da madeira pode queimar (ficar escurecida) e a ferramenta desgasta-se mais depressa. É aceitável numa primeira peça, a vigiar, mas não como regra.

Sinais que pedem ajuste

O override ajusta em percentagem o valor programado sem alterar o programa gravado. Se um ajuste se revela bom de forma repetida, corrige-se o programa (editando F ou S), para que a peça seguinte não dependa de alguém se lembrar de mexer no seletor.

18. Operação de maquinagem em modo automático

Selecionar os materiais e as peças

Antes de fixar, confirma-se que a peça é a certa, comparando com o desenho técnico e as instruções de trabalho:

• Material: aglomerado de partículas, MDF (fibras), contraplacado (folhas coladas com o fio cruzado), madeira maciça, com ou sem revestimento (melamina, folha de madeira, lacado).
• Dimensões e espessura: medidas antes de fixar; uma diferença de espessura altera a profundidade real de todas as operações com Z referido à mesa.
• Face e sentido: qual é a face vista, para que lado corre o veio do decorativo ou o fio da madeira maciça. Nas peças maciças, o comprimento acompanha em regra o sentido do fio.
• Estado: peças empenadas não assentam nas ventosas e perdem vácuo.

Operações de maquinagem

O sentido de corte também conta. Com o fuso a rodar no sentido horário (M03), um contorno com a ferramenta à esquerda do percurso (G41) trabalha em corte concordante (o gume entra no material pelo lado mais grosso da apara); com G42, em corte discordante. Cada um tem vantagens consoante o material e a máquina; o que a oficina usar para cada peça fica na instrução de trabalho.

Procedimento de execução

1. Selecionar o programa certo na memória do comando (nome, revisão, data).
2. Selecionar a peça e confirmar material, medidas e face.
3. Preparar a mesa: posicionar barras e ventosas ou grampos fora do percurso das ferramentas, conforme o esquema da mesa que o programa ou o software indicam.
4. Posicionar a peça contra os batentes e fixar (vácuo ou grampos), confirmando o valor no vacuómetro.
5. Verificar a segurança do programa (ver lista abaixo).
6. Acionar o programa em modo automático com o arranque de ciclo, na primeira peça com override de rápido e de avanço reduzidos e, num programa novo, bloco a bloco.
7. Acompanhar o corte de fora da zona perigosa, com a mão perto do feed hold, e ajustar o override se for preciso.
8. No fim, esperar que o fuso pare e que a máquina chegue à posição de descarga, libertar a peça, limpar a mesa e controlar a peça (capítulo 21).

Procedimentos de verificação de segurança do programa

19. Alarmes de operação e de execução de programas

Os alarmes são mensagens do comando ou do PLC que avisam, e em regra interrompem a execução, quando algo sai do previsto. Cada alarme tem um número e um texto; o manual da máquina tem a lista com a causa provável e a forma de resolver.

Procedimento perante um alarme

1. Parar e ler o número e o texto do alarme, sem carregar em nada ao acaso.
2. Perceber a causa com o manual ou a lista de alarmes da oficina.
3. Pôr a máquina em segurança: fuso parado, eixos parados; se for preciso entrar na zona de trabalho, fazê-lo segundo o procedimento da máquina.
4. Resolver a causa (não o sintoma).
5. Reconhecer o alarme (reset) e decidir de onde retomar: do início, do bloco interrompido ou com uma peça nova, conforme o manual e o estado da peça.
6. Registar o alarme e a solução, se se repetir ou se a instrução de trabalho o pedir.

20. Segurança e saúde no trabalho, EPI

Riscos numa máquina CNC para madeira

Luvas, anéis, pulseiras, relógios, cabelo comprido solto e roupa larga não se usam junto de ferramentas em rotação: podem ser agarrados e arrastar a mão ou o braço. As luvas usam-se para manusear painéis e ferramentas com a máquina parada, nunca junto do fuso a rodar.

O pó de madeira

O pó de madeira de folhosas (madeiras duras, como o carvalho ou a faia) é reconhecido como agente cancerígeno. A Diretiva (UE) 2017/2398, transposta em Portugal pelo Decreto-Lei n.º 35/2020, fixou para as poeiras de madeira de folhosas um valor-limite de exposição profissional de 2 mg/m³ (fração inalável, média ponderada de 8 horas), aplicável desde 18 de janeiro de 2023, depois de um período transitório com 3 mg/m³. Quando o pó de folhosas está misturado com outros pós de madeira, o valor-limite aplica-se a todo o pó presente. As medidas, por ordem: aspiração na origem a funcionar bem, máquina fechada, limpeza por aspiração e, quando a captação não chega, máscara FFP2 ou FFP3.

Enquadramento legal das máquinas

• O Decreto-Lei n.º 50/2005 fixa as prescrições mínimas de segurança e saúde para a utilização de equipamentos de trabalho pelos trabalhadores: aplica-se à máquina já instalada na oficina.
• Na colocação no mercado, as máquinas novas cumprem a Diretiva Máquinas, transposta pelo Decreto-Lei n.º 103/2008 (marcação CE, declaração de conformidade, manual de instruções em português). O Regulamento (UE) 2023/1230, relativo às máquinas, substitui-a e aplica-se a partir de 20 de janeiro de 2027.
• Para o operador, a consequência é prática: a máquina tem de ter os dispositivos de segurança a funcionar e o manual de instruções acessível, e ninguém os pode anular.

EPI para operar um centro CNC

Os EPI são a última barreira: vêm depois das proteções da máquina e da aspiração, nunca em vez delas.

Regras de conduta

• Conhecer a localização de todos os botões de emergência antes de ligar a máquina.
• Nunca remover nem anular proteções, tapetes, barreiras ou sensores.
• Trocar ferramentas, limpar ou desencravar com a máquina em estado seguro (fuso parado, eixos parados e, para manutenção, energia cortada e bloqueada segundo o procedimento da empresa).
• Manter a zona limpa e organizada, sem painéis encostados no caminho dos eixos.
• Só uma pessoa comanda a máquina de cada vez.

21. Normas da qualidade

A qualidade não é só medir no fim: é fazer bem à primeira e manter esse resultado ao longo da série.

• Referências: o desenho técnico (cotas e tolerâncias), a instrução de trabalho (programa, ferramentas, fixação) e, na empresa, o sistema de gestão da qualidade (por exemplo segundo a ISO 9001), que define como se registam e se controlam as operações.
• Controlo da primeira peça: a primeira peça de cada série, de cada programa novo ou depois de uma troca de ferramenta é medida em todas as cotas importantes antes de se produzir a seguinte.
• Controlo durante a série: medição por amostragem, com a frequência que a instrução define, e sempre que houver um alarme, uma troca de ferramenta ou uma mudança de lote de material.
• Instrumentos: fita métrica e régua para dimensões gerais, paquímetro para espessuras, diâmetros e posições de furos, esquadro para ângulos, calibres e gabaritos de controlo para peças de série.
• Acabamento: arestas sem lascas nem queimaduras, furos limpos, revestimento sem riscos.
• Registo e rastreabilidade: programa usado (nome, revisão), resultado da primeira peça, não conformidades encontradas e o que se fez com elas.
• Não conformidade: uma peça fora de tolerância separa-se e identifica-se; não se mistura com as boas. Procura-se a causa (programa, origem, ferramenta, fixação, material) antes de continuar.

Exemplo resolvido: a primeira peça está fora

Desenho: furo a 37 ± 0,5 mm da aresta. Medida na primeira peça: 39,0 mm. Todos os furos estão 2 mm desviados no mesmo sentido.

1. O desvio é igual em todos os furos: não é um erro de uma linha do programa, é um erro de referência.
2. Causas prováveis: a peça não estava encostada aos batentes (apara, batente não subiu) ou a origem ativa não é a correta.
3. Verificação: a peça seguinte, bem encostada, é medida antes de continuar. Se o desvio desaparece, a causa era o posicionamento; se se mantém, é a origem ou o programa.
4. A primeira peça fica identificada como não conforme.

Erros comuns

• Confundir o ponto zero da máquina com o ponto zero da peça, ou esquecer de ativar a origem (G54) e mandar a ferramenta para coordenadas de máquina.
• Saltar a referenciação ao ligar a máquina, ou o zeramento de uma peça nova, por confiar que "já estava certo".
• Trocar uma ferramenta sem atualizar a tabela de comprimentos e diâmetros.
• Terminar um programa com a ferramenta dentro da peça: falta subir (G00 Z de segurança) antes de M05.
• Usar G00 com a ferramenta baixa, atravessando grampos, batentes ou a própria peça.
• Trocar G41 por G42 ou esquecer a compensação: a peça sai mais pequena, ou maior, um raio de cada lado.
• Trocar G02 por G03: o arco sai virado ao contrário.
• Trocar a unidade ativa (milímetros e polegadas) sem verificar.
• Ignorar um alarme e reiniciar sem perceber a causa.
• Usar luvas, anéis ou roupa larga junto de ferramentas em rotação.
• Confiar só no vácuo para fixar peças pequenas ou estreitas.
• Copiar um programa de outra máquina sem confirmar se os códigos correspondem.
• Gravar por cima do programa original sem guardar a versão que funcionava.

Glossário

• CNC: Comando Numérico Computorizado, sistema que comanda os movimentos de uma máquina-ferramenta por coordenadas programadas, com interpolação de vários eixos.
• PLC: autómato programável; na máquina CNC, gere as funções lógicas (portas, vácuo, trocador, segurança).
• Interpolação: cálculo, pelo comando, dos pontos intermédios de uma reta ou de um arco, coordenando vários eixos ao mesmo tempo.
• Malha fechada: funcionamento em que a posição real é medida e comparada com a pedida.
• HMI: interface homem-máquina, o ecrã e os comandos por onde o operador dialoga com o comando numérico.
• Plano de trabalho principal: a superfície da mesa, plano XY, onde as peças são posicionadas e maquinadas.
• Mesa de barras: mesa com barras móveis e ventosas ou grampos, para peças já esquadrejadas.
• Mesa de nesting (plana, alveolar ou multizona): mesa de vácuo onde se maquina a chapa inteira sobre um painel de sacrifício.
• Painel de sacrifício: painel (normalmente de MDF) que protege a mesa de nesting e deixa passar o vácuo; a ferramenta corta-o ligeiramente.
• Batente: encosto que posiciona a peça numa posição conhecida; não fixa.
• Eixos lineares (X, Y, Z): eixos de deslocamento em linha reta; Z é o eixo da ferramenta.
• Eixos angulares (A, B, C): eixos de rotação em torno de X, Y e Z.
• Coordenadas absolutas (G90) e incrementais (G91): medidas a partir da origem, ou a partir da posição anterior.
• Referenciação: ida dos eixos aos sensores de referência, ao ligar, para estabelecer o zero máquina.
• Setup, taratura ou zeramento: preparação que reconhece os eixos e define o ponto zero da peça e as medidas das ferramentas.
• Ponto zero da máquina: origem fixa, definida pelo fabricante.
• Ponto zero da peça: origem do programa, definida a cada trabalho.
• Ponto zero da ferramenta: ponto de referência do fuso, a partir do qual se mede o comprimento de cada ferramenta.
• Compensação de comprimento e de raio: correções que o comando faz com os dados da tabela de ferramentas.
• MDI: introdução manual de dados; execução de instruções isoladas, sem as gravar.
• Modo automático: execução de um programa gravado, do início ao fim.
• Bloco a bloco: execução do programa uma linha de cada vez.
• Código G: função preparatória do sistema ISO (tipo de movimento, plano, modo de coordenadas, compensação).
• Código M: função auxiliar do sistema ISO (fuso, troca de ferramenta, fim de programa).
• F, S, T: avanço, rotação do fuso, número da ferramenta.
• Velocidade de corte (vc): velocidade do gume, em m/min.
• Avanço por dente (fz): espessura retirada por cada gume em cada volta, em mm.
• Override: seletor que ajusta em percentagem o avanço, o rápido ou a rotação, sem alterar o programa.
• Feed hold: suspensão do avanço dos eixos.
• Alarme: mensagem do comando que avisa e, em regra, interrompe a execução.
• EPI: equipamento de proteção individual.

Síntese

Programar e operar manualmente um centro de trabalho CNC segue sempre a mesma ordem lógica:

1. Conhecer o sistema CNC (programa, comando, PLC, acionamentos, medição) e a máquina (elementos constituintes, grupos operadores), e distinguir a CNC de outros automatismos digitais.
2. Pôr a funcionar os equipamentos e redes de apoio (eletricidade, ar comprimido, vácuo, aspiração, dados) e ler os seus valores nas unidades certas, contra os valores de referência do fabricante.
3. Analisar o plano de trabalho e escolher a mesa e o sistema de fixação.
4. Dominar os eixos (lineares X, Y, Z; angulares A, B, C), as coordenadas (absolutas e incrementais) e os ângulos da ferramenta em relação à normal.
5. Ler a simbologia e o HMI, e escolher o modo certo para cada tarefa.
6. Fazer o setup: referenciação, ponto zero da peça, medidas das ferramentas.
7. Mover em modo manual, testar em MDI, programar e editar em modo texto ou gráfico, e gravar com nome e revisão.
8. Calcular e ajustar avanço e rotação com critério (vc e fz).
9. Verificar o programa, executar em modo automático, acompanhar e responder aos alarmes.
10. Cumprir sempre as normas de segurança e saúde e as normas da qualidade, da primeira à última peça.

Este fluxo transfere-se entre fresadoras, multifuradoras, tornos, centros multifunções e máquinas laser: mudam os menus e os nomes, ficam os princípios.

Exercícios resolvidos

1. Uma lateral precisa de quatro furos alinhados, espaçados 32 mm. Confirma isso a partir das coordenadas P1(37, 64), P2(37, 96), P3(37, 128) e P4(37, 160), e escreve os deslocamentos em incrementais.

Resolução: X é igual nos quatro pontos (37 mm): os furos estão alinhados numa reta paralela ao eixo Y. As diferenças em Y são 96 - 64 = 32, 128 - 96 = 32 e 160 - 128 = 32 mm: espaçamento constante de 32 mm. Em incrementais (G91), a partir de P1: X0 Y32, X0 Y32, X0 Y32.

2. Que modo de operação usarias para confirmar que o fuso liga a 18000 rpm, sem gravar um programa novo? Escreve o bloco.

Resolução: o modo MDI. Bloco: M03 S18000 (fuso horário a 18000 rpm), confirmado com arranque de ciclo. Depois, M05 para o parar.

3. Uma fresa de 10 mm, com 2 gumes, roda a 16000 rpm com avanço de 4800 mm/min. Calcula vc e fz.

Resolução: vc = π × 10 × 16000 / 1000 = 502,7 m/min. fz = 4800 / (16000 × 2) = 4800 / 32000 = 0,15 mm por dente.

4. A origem G54 está em X = 250 mm e Y = 40 mm de máquina. O programa manda para X120 Y80. Onde fica o centro da ferramenta, em coordenadas de máquina?

Resolução: X = 250 + 120 = 370 mm; Y = 40 + 80 = 120 mm.

5. Num contorno exterior percorrido no sentido anti-horário, que compensação usas, G41 ou G42? Porquê?

Resolução: G42. Percorrendo o contorno no sentido anti-horário, a peça fica à esquerda do percurso e o lado de fora à direita; a ferramenta tem de ficar do lado de fora, portanto à direita: G42.

6. A máquina apresenta o alarme de pressão de ar baixa a meio de uma operação com grampos pneumáticos. Qual é o procedimento correto?

Resolução: não reiniciar de imediato. Ler o alarme, pôr a máquina em segurança, verificar o compressor, o manómetro e as ligações de ar, porque a perda de pressão pode ter aliviado os grampos e deixado a peça mexer. Só depois de resolver a causa e de confirmar que a peça não se deslocou se faz reset e se decide de onde retomar; se a peça se mexeu, é peça não conforme.

7. Explica porque é que o programa se escreve em relação ao ponto zero da peça e não ao da máquina.

Resolução: o ponto zero da máquina é fixo e não tem relação com a posição de cada peça na mesa. O ponto zero da peça é definido a partir de uma referência física da própria peça (batentes, canto), e guarda-se na tabela de origens. Assim, as coordenadas do desenho passam diretamente para o programa, e o mesmo programa serve para peças colocadas noutra zona da mesa: basta mudar a origem, não o programa.

8. Para que serve a simulação gráfica ou a execução em vazio antes do modo automático?

Resolução: para aplicar os procedimentos de verificação de segurança do programa: detetar cotas erradas, colisões com ventosas, grampos ou batentes, profundidades excessivas e ferramentas trocadas antes de a máquina trabalhar com material real, protegendo o operador, a máquina, a ferramenta e a peça.