Sebenta · Conceber programas CNC para a maquinagem de peças de mobiliário e carpintaria

Introdução

Esta sebenta ensina a conceber programas CNC para a maquinagem de peças planas de mobiliário e carpintaria, do desenho técnico da peça até ao programa verificado e pronto a aplicar numa máquina com comando numérico. Trabalha-se sobre fresadoras CNC, multifuradoras e centros de trabalho multifunções, os equipamentos comuns nas indústrias de madeira, mobiliário e carpintaria.

O título da UC diz tudo o que tens de saber fazer. Conceber é mais do que escrever código: é pensar a peça, escolher a origem, as ferramentas e a ordem das operações, e só depois traduzir essas decisões para instruções que a máquina entende. Programas CNC são essas instruções, escritas em código ISO ou no software próprio do fabricante. A maquinagem é o que a máquina faz com elas: furar, ranhurar, recortar, moldar e acabar. Peças de mobiliário e carpintaria são o teu campo: laterais, prateleiras, tampos, portas, fundos, peças de escadas, caixilhos, quase sempre peças planas feitas em painel (aglomerado, MDF, contraplacado, painel melamínico) ou em madeira maciça.

O percurso segue sempre a mesma lógica: definir as especificações técnicas da peça, preparar o programa (sistema de eixos, tabela de pontos, ferramentas), escrever o programa, simular para detetar erros e aplicar e verificar o resultado na peça maquinada. É o percurso de um técnico de CNC numa fábrica de mobiliário real.

Objetivos de aprendizagem (referencial): definir geometrias, medidas e outras especificações técnicas de uma peça para o programa de maquinagem CNC; aplicar o programa CNC para a maquinagem de peças planas; e verificar o funcionamento de programas CNC para a maquinagem de peças planas de mobiliário e carpintaria.

Como estudar com esta sebenta. Lê cada capítulo com papel quadriculado e lápis ao lado. Sempre que aparecer um exemplo resolvido, tapa a resolução e tenta fazê-lo sozinho antes de ler. Os capítulos 12 a 14 juntam tudo num programa completo: volta a eles no fim, porque é esse o tipo de trabalho que te vão pedir na avaliação e na empresa.

1. Algoritmo, programa e programa CNC

Algoritmo

Um algoritmo é uma sequência finita e ordenada de passos, sem ambiguidades, que resolve um problema. Tem um início, um fim e, pelo meio, ações e decisões. Uma receita de cozinha é um algoritmo; a folha de instruções de montagem de um móvel também.

As três características que um bom algoritmo tem de ter:

Programa

Um programa é um algoritmo escrito numa linguagem que uma máquina consegue interpretar e executar. O algoritmo é a ideia; o programa é a ideia escrita "na língua" do executante. O mesmo algoritmo pode ser escrito em linguagens diferentes, tal como a mesma receita pode ser escrita em português ou em inglês.

Programa CNC

Um programa CNC é o algoritmo de maquinagem de uma peça escrito na linguagem do comando numérico da máquina. O comando lê o programa bloco a bloco (linha a linha) e, a cada bloco, move os eixos, liga ou desliga a rotação, troca a ferramenta, liga a aspiração ou termina o trabalho.

A máquina não pensa: faz exatamente o que o programa diz, nem mais, nem menos. Se o programa manda a ferramenta descer 30 mm numa peça de 18 mm, ela desce 30 mm e corta o que estiver por baixo. Por isso o algoritmo tem de estar certo antes de se escrever a primeira linha de código.

Exemplo resolvido: do algoritmo ao programa

Problema: fazer um furo de Ø 5 mm e 12 mm de profundidade no ponto X50 Y37 de uma prateleira de 18 mm de espessura.

Algoritmo (em português):

1. Pôr a máquina em coordenadas absolutas e no plano XY.
2. Chamar a broca de Ø 5 mm.
3. Pôr a broca a rodar no sentido correto.
4. Subir a uma altura segura e deslocar em rápido até ficar por cima do ponto X50 Y37.
5. Descer em rápido até 2 mm acima da face da peça.
6. Descer em avanço de trabalho até 12 mm de profundidade.
7. Subir em rápido até à altura segura.
8. Parar a rotação e terminar.

Programa (código ISO, zero peça no canto da prateleira e Z0 na face superior):

N10 G90 G17          (absolutas, plano XY)
N20 T1 M06           (broca de 5 mm)
N30 S4500 M03        (4500 rpm, sentido horário)
N40 G00 Z20          (altura segura)
N50 G00 X50 Y37      (por cima do furo)
N60 G00 Z2           (aproximação)
N70 G01 Z-12 F1500   (furação em avanço)
N80 G00 Z20          (saída em rápido)
N90 M05              (para a rotação)
N100 M30             (fim de programa)

Repara que cada passo do algoritmo deu um ou dois blocos. Os valores de rotação e de avanço são valores de exemplo: na prática tiram-se do catálogo do fabricante da ferramenta (capítulo 6).

Fluxograma

Para algoritmos com decisões (por exemplo, "se a peça tiver mais de 800 mm, divide o recorte em duas fixações"), desenha-se um fluxograma: retângulos para as ações, losangos para as decisões e setas para a ordem. É um bom hábito para peças com variantes: o fluxograma mostra logo os casos que o programa tem de prever.

Onde se aplica

Esta UC prepara para programar máquinas usadas nas indústrias de madeira e mobiliário e nas indústrias de carpintaria:

• Fresadoras CNC de mesa plana (nesting): o painel inteiro fica deitado numa mesa de vácuo e a máquina fura, ranhura e recorta todas as peças que lá cabem.
• Multifuradoras CNC: fazem sobretudo furação de face e de topo em série (cavilhas, ferragens, sistema 32).
• Centros de trabalho multifunções: fresam, furam, serram e orlam, com várias unidades de trabalho e troca automática de ferramenta; a peça é fixa em ventosas ou em mesas de barras.

2. Sistema de eixos e coordenadas

O sistema cartesiano da máquina

As máquinas CNC movem-se segundo um sistema de eixos cartesiano de mão direita, definido pela norma ISO 841 (a mesma lógica usada em todas as máquinas-ferramentas). A regra da mão direita ajuda a lembrar: com a mão direita aberta, o polegar aponta no sentido positivo de X, o indicador no sentido positivo de Y e o dedo médio, dobrado, no sentido positivo de Z.

Duas regras que evitam muitos erros:

• Z é sempre o eixo da ferramenta, e Z positivo afasta a ferramenta da peça. Descer para dentro da peça é ir para Z negativo (quando Z0 está na face da peça).
• O sentido dos eixos é o do movimento da ferramenta em relação à peça. Em máquinas em que é a mesa que se move, o programador pensa na mesma como se fosse a ferramenta a mover-se.

Zero máquina, pontos de referência e zero peça

Todas as coordenadas partem de uma origem (ponto zero). Há vários "zeros" numa máquina e é essencial distingui-los:

O programa escreve-se sempre em relação ao zero peça. Na máquina, a distância entre o zero máquina e o zero peça fica guardada no comando como deslocamento de origem. Nos comandos ISO, essa origem de peça ativa-se com funções como G54 (e, em muitos comandos, G55 a G59 para outras origens). Nos centros de trabalho de mobiliário é comum a origem estar associada aos batentes (encostos) da mesa: a peça encosta aos batentes e o canto encostado é a origem.

Se o zero peça físico não coincidir com o do programa, toda a maquinagem sai deslocada da mesma quantidade: os furos, as ranhuras e o recorte ficam todos no sítio errado, mas certos entre si.

Onde fica o Z0

Em Z há duas convenções correntes:

• Z0 na face superior da peça: as profundidades de corte são negativas (Z-12 é um furo com 12 mm de fundo). É a convenção desta sebenta.
• Z0 na face inferior da peça ou na mesa: a face superior fica em Z igual à espessura (Z18 numa peça de 18 mm) e um furo de 12 mm de fundo acaba em Z6.

Muitos softwares de fabricante pedem a profundidade como um valor positivo e fazem a conta sozinhos. Seja qual for a convenção, tem de estar escrita no cabeçalho do programa e na folha de preparação.

Exemplo resolvido: escolher o zero peça

Peça retangular de 400 x 300 x 18 mm, com uma fila de furos a 37 mm do bordo da frente, uma ranhura junto ao bordo de trás e o recorte do contorno.

1. Observar o desenho: as cotas dos furos e da ranhura partem dos bordos da frente e da esquerda.
2. Escolher um ponto fácil de localizar fisicamente e que coincida com a origem das cotas: o canto da frente, à esquerda.
3. Fixar esse canto como X0 Y0 e a face superior como Z0.
4. Consequência: as cotas do desenho passam diretamente para a tabela de pontos, sem contas (furo a 37 mm do bordo da frente: Y37).

Se a peça fosse simétrica (por exemplo, um tampo redondo), o centro seria melhor escolha: todos os pontos ficam simétricos em relação a X0 Y0.

Regra prática: o zero peça coloca-se onde começam as cotas do desenho e onde a peça encosta na máquina.

3. Coordenadas absolutas e incrementais

Há duas formas de dizer à máquina para onde vai a ferramenta.

Coordenadas absolutas (G90)

Cada posição refere-se sempre ao zero peça. O bloco indica o ponto de chegada, venha a ferramenta de onde vier. X100 Y50 quer dizer "vai para o ponto 100, 50 da peça".

• Um erro numa linha não se propaga às seguintes: a linha seguinte volta a referir-se ao zero peça.
• As coordenadas leem-se diretamente do desenho cotado a partir da origem.
• É o modo mais usado em peças planas de mobiliário e carpintaria.

Coordenadas incrementais (G91)

Cada posição refere-se à posição anterior da ferramenta. O bloco indica quanto a ferramenta anda, e em que sentido. X32 quer dizer "anda 32 mm no sentido positivo de X a partir de onde estás".

• Útil para padrões repetitivos, como uma fila de furos igualmente espaçados, e para subprogramas que se repetem em vários sítios.
• Um erro numa linha propaga-se a todas as seguintes, porque cada posição depende da anterior.
• Em incrementais, Z também é incremental: um bloco G91 Z-14 desce 14 mm a partir de onde a ferramenta está, e não "vai para Z-14".

G90 e G91 são modais: ficam ativos até serem substituídos um pelo outro. O erro mais perigoso deste capítulo é passar para G91 para uma fila de furos e esquecer de voltar a G90: o bloco seguinte, pensado em absolutas, é lido como incremental e a ferramenta vai para um sítio completamente diferente.

Exemplo resolvido: três furos nos dois modos

Três furos alinhados em Y37, espaçados de 32 mm, o primeiro em X100.

Em incrementais a mesma instrução repete-se, porque o passo é sempre igual. O primeiro furo posiciona-se em absolutas; só depois se passa a G91.

Exemplo resolvido: converter um contorno de absolutas para incrementais

Contorno de uma peça de 300 x 200 mm com os quatro cantos arredondados com raio 20 mm, percorrido no sentido horário a partir do ponto (0, 20).

Verificação: num contorno fechado, a soma dos incrementos tem de dar zero. Em X: 0 + 20 + 260 + 20 + 0 - 20 - 260 - 20 = 0. Em Y: 160 + 20 + 0 - 20 - 160 - 20 + 0 + 20 = 0. Se a soma não der zero, há um erro na tabela.

Método de conversão: incremento = coordenada final menos coordenada inicial, eixo a eixo. No sentido inverso, coordenada absoluta = coordenada absoluta anterior mais incremento.

4. Planos de trabalho-maquinagem

Um plano de trabalho-maquinagem é o plano definido por dois eixos no qual se faz a interpolação circular e a compensação do raio da ferramenta; o terceiro eixo, perpendicular a esse plano, é o eixo da ferramenta (a direção da profundidade).

G17 é o plano de arranque na maior parte dos comandos, mas escreve-se sempre no cabeçalho para não depender disso.

Porque o plano importa

• A interpolação circular (G02, G03) faz-se no plano ativo. Um arco pensado em XY com G18 ativo sai num plano completamente diferente.
• O sentido horário e anti-horário de G02 e G03 vê-se a partir do lado positivo do eixo perpendicular ao plano, a olhar para o sentido negativo. Em G17 é olhar de cima para baixo (de Z positivo para Z negativo), a vista "de planta" normal.
• A compensação de raio (G41, G42) desloca a ferramenta dentro do plano ativo.

Faces da peça nos centros de trabalho

Nos centros de trabalho de mobiliário, a face superior trabalha-se com a árvore vertical (G17). As faces laterais (topos e bordos) trabalham-se com unidades de furação horizontais ou com agregados (acessórios que desviam a ferramenta 90 graus), ou ainda com cabeças de 5 eixos. Nos softwares de fabricante, cada face da peça tem um número ou nome e o programador escolhe a face; o software trata do plano. Confirma sempre no manual da máquina como é feita essa escolha.

Exemplo resolvido: identificar o plano de cada operação

Lateral de roupeiro, deitada na mesa. Operações: furos de sistema na face (Ø 5 mm), furos de cavilha no topo de cima, rebaixo para uma dobradiça de livro no bordo da frente.

5. Etapas de elaboração e procedimentos preparatórios

Etapas de elaboração do programa

Escrever o programa CNC de uma peça ou componente de mobiliário ou carpintaria segue sempre as mesmas etapas:

1. Analisar o desenho e as especificações técnicas: medidas, espessura, material, orientação do fio ou do veio decorativo, orlas, tolerâncias, quantidade.
2. Definir o zero peça, a convenção de Z e a face de referência.
3. Identificar os pontos notáveis e montar a tabela de pontos e coordenadas (capítulo 12).
4. Escolher as ferramentas e os parâmetros de corte (capítulo 6).
5. Definir a sequência de operações (capítulo 13).
6. Escrever o programa, bloco a bloco, com comentários.
7. Simular e corrigir (capítulo 15).
8. Ensaiar na máquina, maquinar a primeira peça e verificar contra o desenho.

Organização da informação da programação

A informação de um programa não cabe na cabeça: organiza-se em documentos que acompanham o programa.

Um programa sem folha de preparação obriga o operador a adivinhar onde está o zero e como fixar a peça: é a receita de uma peça estragada.

Procedimentos preparatórios à maquinação

Antes de correr um programa numa máquina real, o técnico confirma:

• As medidas e o material do bruto correspondem à folha de preparação.
• As ferramentas da tabela estão montadas nas posições certas, afiadas, sem lascas, e os seus comprimentos e diâmetros estão medidos e registados no comando.
• A rotação programada não ultrapassa a rotação máxima gravada em cada ferramenta.
• A fixação está correta: ventosas no sítio previsto, fora das zonas de passagem da ferramenta, com vácuo suficiente.
• O zero peça físico coincide com o do programa (batentes, origem ativa).
• A aspiração está ligada e os equipamentos de proteção individual (EPI) estão em uso.
• O programa foi simulado e, sendo novo ou alterado, vai ser ensaiado com precaução (capítulo 15).

Fixação por vácuo: um cálculo que deves saber fazer

Nos centros de trabalho de mobiliário, as peças fixam-se quase sempre por vácuo: ventosas ou mesa de vácuo. A força com que a peça é segura é a diferença de pressão (depressão) vezes a área útil da ventosa:

F = Δp × A

Exemplo resolvido: força de uma ventosa

Ventosa com área útil de 120 x 120 mm, depressão de 0,8 bar.

1. Converter a depressão: 0,8 bar = 80 000 Pa = 0,08 N/mm² (1 bar = 100 000 Pa e 1 Pa = 1 N/m² = 0,000 001 N/mm²).
2. Área útil: 120 x 120 = 14 400 mm².
3. Força: F = 0,08 x 14 400 = 1152 N, cerca de 1150 N teóricos (o peso de uma massa de cerca de 117 kg).

Este é um valor teórico: fugas, superfícies porosas ou empenadas e juntas gastas baixam a força real. E repara no que acontece a uma peça pequena: se só couber uma ventosa de 50 x 50 mm, a área cai para 2500 mm² e a força para 0,08 x 2500 = 200 N, quase seis vezes menos. Peças pequenas seguram-se mal: pede avanços mais baixos, passagens mais leves ou deixar a peça presa ao painel por pequenas pontes até ao fim.

O ar comprimido de rede que alimenta os cilindros e as trocas de ferramenta anda tipicamente pelos 6 a 7 bar; o valor certo é o indicado pelo fabricante da máquina.

6. Ferramentas para a maquinagem com CNC

Tipos de ferramentas

A escolha da ferramenta faz-se sempre no catálogo de ferramentas do fabricante, que indica o material a trabalhar, as rotações e os avanços recomendados.

Fresas helicoidais: sentido da hélice

As fresas helicoidais de haste têm arestas em hélice, e o sentido da hélice decide para onde vai a apara:

Materiais do cortante

Rotação máxima admissível

As ferramentas para máquinas de trabalhar madeira trazem gravada a rotação máxima admissível (n max), exigência da norma EN 847-1. Nunca se programa uma rotação acima desse valor: a força centrífuga pode partir a ferramenta e projetar pedaços a grande velocidade.

Parâmetros de corte: velocidade de corte e avanço por dente

Dois números decidem se uma ferramenta corta bem ou mal: a velocidade de corte e o avanço por dente.

Velocidade de corte (vc) é a velocidade a que a aresta de corte passa pelo material. Em madeira dá-se normalmente em metros por segundo:

vc (m/s) = π × D × n / 60 000, com D em mm e n em rpm.

(Em m/min, a fórmula é π × D × n / 1000.)

Avanço por dente (fz) é a espessura de material que cada aresta tira a cada volta:

fz (mm) = F / (n × z), com F (avanço) em mm/min, n em rpm e z o número de arestas de corte (dentes).

E, ao contrário, para escolher o avanço a programar: F = fz × n × z.

Exemplo resolvido: velocidade de corte

Fresa de Ø 12 mm a 18 000 rpm.

1. vc = π × 12 × 18 000 / 60 000
2. π × 12 = 37,70; 37,70 × 18 000 = 678 584
3. 678 584 / 60 000 = 11,3 m/s (cerca de 679 m/min)

Com a mesma rotação, uma fresa de Ø 8 mm dá π × 8 × 18 000 / 60 000 = 7,5 m/s: quanto mais pequeno o diâmetro, menor a velocidade de corte para a mesma rotação.

Exemplo resolvido: avanço por dente

Fresa de 2 arestas (z = 2) a 18 000 rpm, avanço F = 10 m/min.

1. Converter o avanço: 10 m/min = 10 000 mm/min.
2. fz = 10 000 / (18 000 × 2) = 10 000 / 36 000 = 0,28 mm por dente.

E ao contrário: se o catálogo recomendar fz = 0,25 mm para essa fresa, o avanço a programar é F = 0,25 × 18 000 × 2 = 9000 mm/min (9 m/min).

O que acontece quando o avanço por dente está errado

É um erro de principiante baixar o avanço "para ter cuidado": em madeira, avançar devagar demais com a ferramenta a rodar depressa queima a peça e estraga a ferramenta. Os valores certos vêm do catálogo.

7. Dimensões das ferramentas e compensação automática

As dimensões que o comando precisa de saber

Cada ferramenta tem dimensões próprias, guardadas na tabela de ferramentas do comando:

• Diâmetro (ou raio): usado na compensação do raio.
• Comprimento: distância da referência da árvore (ou do cone porta-ferramentas) à ponta da ferramenta; usado na compensação do comprimento.
• Comprimento útil de corte: a profundidade máxima que a ferramenta consegue cortar.
• Rotação máxima e sentido de rotação.

Estes valores medem-se num banco de pré-ajuste ou num apalpador da máquina, e registam-se no comando. Se a ferramenta for trocada por outra, as medidas têm de ser atualizadas.

Compensação do comprimento da ferramenta

Uma broca de 70 mm e uma fresa de 90 mm montadas na mesma máquina não ficam com a ponta à mesma altura. A compensação do comprimento faz com que Z-12 queira dizer "ponta da ferramenta 12 mm abaixo de Z0", seja qual for a ferramenta. Nos comandos ISO ativa-se com G43 (com o número do corretor, por exemplo G43 H1) e anula-se com G49; em muitos centros de trabalho de mobiliário é aplicada automaticamente na chamada da ferramenta. Confirma no manual.

Se o comprimento registado estiver errado, todas as profundidades saem erradas da mesma quantidade: 2 mm a mais no comprimento registado dão furos 2 mm menos fundos, 2 mm a menos dão furos 2 mm mais fundos (e, numa peça de 18 mm, podem furar de lado a lado).

Compensação do raio da ferramenta

O programador quer escrever o contorno da peça tal como está no desenho, e não o percurso do centro da ferramenta. A compensação automática do raio faz a conta: o comando desloca o centro da ferramenta, paralelamente ao contorno, a uma distância igual ao raio registado na tabela.

Regras de uso:

• A compensação ativa-se num movimento linear (G01, ou G00 em alguns comandos) de entrada, fora da peça, com um comprimento maior do que o raio da ferramenta. Não se ativa num arco.
• Anula-se com G40 também num movimento linear de saída, já fora da peça.
• Com a compensação ativa, programa-se o contorno da peça.
• Nas ranhuras em que a largura é igual ao diâmetro da fresa, não há compensação: programa-se o eixo da ranhura com G40.

Esquerda ou direita: fresagem concordante e discordante

Com a ferramenta a rodar no sentido horário (M03, o sentido das fresas de corte à direita):

• Contorno exterior percorrido no sentido horário (visto de cima): a peça fica à direita do percurso, a ferramenta à esquerda, logo G41. É fresagem concordante: cada aresta entra no material com a apara mais grossa e sai com a apara quase nula, o que em regra dá melhor acabamento na aresta da peça.
• Contorno exterior percorrido no sentido anti-horário: ferramenta à direita, G42, fresagem discordante.
• Numa caixa interior é ao contrário: sentido anti-horário com G41 dá concordante.

A escolha entre concordante e discordante depende do material, da fixação e da ferramenta: segue a recomendação do fabricante. O importante é saber que trocar G41 por G42 põe a ferramenta do lado errado da linha, a cortar por dentro da peça.

Exemplo resolvido: ferramenta montada diferente da tabela

Contorno exterior de uma peça de 200 x 100 mm, programado com compensação de raio. Na tabela está registada uma fresa de Ø 6 mm (raio 3 mm), mas foi montada por engano uma fresa de Ø 8 mm (raio 4 mm), sem atualizar a tabela.

1. O comando desloca o centro da ferramenta 3 mm para fora do contorno, porque é o raio que conhece.
2. A fresa real tem 4 mm de raio: a aresta corta 4 - 3 = 1 mm para dentro do contorno, em todos os lados.
3. Cada dimensão perde 1 mm de cada lado: a peça sai com 198 x 98 mm, mais pequena do que o desenho.
4. Numa caixa interior, o mesmo erro fazia a caixa sair 2 mm maior em cada dimensão.
5. No caso contrário (fresa real mais pequena do que a registada), a peça exterior sai maior e fica com material a mais.

Conclusão: a tabela de ferramentas do comando tem sempre de bater certo com as ferramentas realmente montadas. É também por isso que a compensação de raio é útil: com uma fresa afiada que perdeu 0,1 mm de diâmetro, corrige-se o raio na tabela e o programa fica igual.

8. Estrutura de um programa CNC e de um bloco

As partes de um programa

Um programa CNC bem organizado tem sempre as mesmas partes, pela mesma ordem:

Um programa com esta estrutura lê-se, revê-se e corrige-se muito mais depressa, por ti ou por um colega.

Estrutura de um bloco

Um bloco é uma linha do programa. É formado por palavras, cada uma com uma letra de endereço seguida de um número. A norma ISO 6983 define o formato; a ordem habitual das palavras num bloco é:

N40 G01 X50 Y30 Z-5 F3000

Os comentários escrevem-se entre parênteses, na maior parte dos comandos ISO, e o comando ignora-os. Um bom programa tem comentários em cada mudança de ferramenta e de operação.

Na maior parte dos comandos a ordem das palavras dentro do bloco não altera o resultado, mas seguir a ordem habitual (N, G, coordenadas, F, S, T, M) torna o programa legível para todos. Alguns comandos limitam o número de funções G ou M de cada grupo por bloco: confirma no manual.

Instruções modais e não modais

• Modais: ficam ativas em todos os blocos seguintes até serem substituídas por outra do mesmo grupo. Exemplos: G00, G01, G02, G03 (grupo do movimento); G17, G18, G19 (plano); G90, G91 (coordenadas); G40, G41, G42 (compensação); os valores de F e de S.
• Não modais: só valem no bloco em que aparecem. Exemplos: G04 (pausa temporizada), M06 (troca de ferramenta).

Exemplo resolvido: ler um programa com instruções modais

N10 G90 G17
N20 G00 X100 Y50
N30 Z2
N40 G01 Z-5 F1500
N50 X200
N60 Y100 F3000
N70 G00 Z20

Repara no bloco N30: não tem G, mas o movimento é em rápido, porque G00 continua ativo desde N20. Se o programador pensava que ia descer "com cuidado", enganou-se: é por isso que se escreve G00 ou G01 sempre que o tipo de movimento muda, e se confirma que nenhum movimento em rápido entra no material.

9. Sistema ISO: principais códigos G e M

Funções G (preparatórias)

Funções M (auxiliares)

No ISO, M08 e M09 ligam e desligam o refrigerante. Em madeira não se usa refrigerante: a aspiração e outras funções próprias da máquina (vácuo, batentes, cilindros) têm códigos M definidos pelo fabricante, que se consultam no manual.

O sentido de rotação tem de corresponder ao da ferramenta: uma fresa de corte à direita roda com M03; montada numa árvore a rodar com M04, não corta, queima e pode partir.

Interpolação circular: G02 e G03 com I, J ou R

Para programar um arco, o bloco indica o ponto final do arco e o centro (ou o raio):

• Com I e J: I e J são as distâncias do ponto inicial do arco ao centro, segundo X e Y. Na maior parte dos comandos são incrementais a partir do ponto inicial, mesmo em G90 (há comandos que permitem centros em absolutas: confirma no manual).
• Com R: indica-se o raio. É mais simples, mas entre dois pontos há dois arcos possíveis com o mesmo raio (um menor e um maior do que meia volta); os comandos distinguem-nos pelo sinal de R, com regras próprias, e muitos não aceitam R para uma volta completa.

O sentido horário (G02) ou anti-horário (G03) vê-se a partir do lado positivo do eixo perpendicular ao plano: em G17, olhando de cima para a mesa.

Verificação obrigatória de qualquer arco: a distância do centro ao ponto inicial tem de ser igual à distância do centro ao ponto final (é o raio). Se não for, o comando dá erro ou faz um arco diferente do desenhado.

Exemplo resolvido: os quatro cantos arredondados

Peça de 300 x 200 mm, cantos com raio 20 mm, zero no canto inferior esquerdo, contorno percorrido no sentido horário a partir de (0, 20), coordenadas absolutas.

Os quatro são G02 porque, percorrendo o exterior no sentido horário, cada canto também roda no sentido horário. Confirmação para o primeiro: o ponto inicial (0, 180) está à esquerda do centro (ângulo de 180 graus) e o final (20, 200) está por cima (90 graus); o ângulo diminui, logo o sentido é horário. Com raio, o primeiro bloco seria G02 X20 Y200 R20.

Se o mesmo contorno fosse percorrido no sentido anti-horário, todos os cantos passavam a G03 e a compensação de raio para o exterior passava de G41 para G42.

10. Controladores CNC e sistemas de fabricante

O ISO como base comum

O código ISO (norma ISO 6983, conhecido na oficina como "código G") é a base comum da programação CNC e o que se ensina primeiro, porque todos os sistemas assentam nas mesmas ideias: eixos, origem, ferramenta, rotação, avanço, movimentos rápidos e de trabalho. Os comandos numéricos de uso geral (há vários fabricantes internacionais de comandos) aceitam ISO com variantes próprias: ciclos fixos, parâmetros, subprogramas e funções M específicas mudam de comando para comando.

Sistemas próprios dos fabricantes do setor

Nos centros de trabalho para mobiliário e carpintaria, muitas máquinas não se programam em ISO puro. Os fabricantes de referência do setor fornecem software próprio, gráfico e paramétrico, em que o programador escolhe a face da peça, desenha ou indica as operações (furo, fresagem, corte com serra, caixa) numa lista ou numa janela, e o software gera o programa para a máquina. São exemplos conhecidos o woodWOP (HOMAG), o bSolid (Biesse) e o Maestro (SCM). Cada um tem a sua lógica de faces, de variáveis e de macros, que se aprende com o manual e a formação do fabricante.

Estes sistemas têm vantagens claras em mobiliário:

• Programas paramétricos: as medidas da peça são variáveis (comprimento, largura, espessura). Um roupeiro de 800 mm e outro de 900 mm usam o mesmo programa com outros valores.
• Macros para operações repetidas: filas de furos de sistema 32, dobradiças, ferragens.
• Simulação 3D integrada e verificação de colisões com ventosas e batentes.
• Ligação a programas de CAD/CAM e de otimização de corte (nesting), que distribuem as peças pelo painel e geram os percursos.

O pós-processador

Quando o programa sai de um CAD/CAM, é o pós-processador que o traduz para o dialeto exato daquele comando. Um pós-processador errado ou mal configurado produz um programa com códigos que a máquina interpreta de outra maneira: mais uma razão para simular sempre e para saber ler o código gerado.

O que se transfere entre sistemas

A competência que passa de uma máquina para outra é o raciocínio: zero peça, convenção de Z, tabela de pontos, escolha de ferramenta, sentido de fresagem, sequência de operações, verificação. A sintaxe aprende-se no manual de cada máquina. Quem só sabe carregar em botões num software gráfico, sem perceber o que ele gera, não consegue corrigir um erro quando ele aparece.

11. Instruções para as etapas do programa e da maquinagem

Cada etapa da maquinagem tem instruções próprias, e a ordem entre elas não é arbitrária: cada uma prepara a seguinte.

Formas de entrar no material

• Entrada vertical (em mergulho): a ferramenta desce na vertical em G01. É a forma de uma broca, mas nem todas as fresas cortam bem ao centro; confirma no catálogo se a fresa permite mergulho.
• Entrada em rampa: a ferramenta desce enquanto avança em X ou Y (um bloco G01 com Z e X ao mesmo tempo). Reduz o esforço na ponta e é a entrada preferida para fresas.
• Entrada fora da peça: no recorte de contornos exteriores, a ferramenta desce ao lado da peça, em zona sem material útil, e só depois entra no contorno.

Nunca deslocar em rápido (G00) com a ferramenta dentro do material, nem descer em G00 até à peça: é a causa mais comum de colisões, peças estragadas e ferramentas partidas.

Furação

A furação é a operação mais frequente no mobiliário de painel: furos de cavilha, de suportes de prateleira, de ferragens, de dobradiças.

• Furo cego: não atravessa a peça. A profundidade tem de deixar material por baixo (numa peça de 18 mm, um furo de 12 mm deixa 6 mm).
• Furo passante: atravessa a peça. Programa-se um pouco abaixo da face inferior e exige que não haja ventosa nem mesa por baixo.
• Furação de topo: furos horizontais nos topos e bordos, feitos por unidades de furação horizontais.
• Ciclos fixos de furação: nos comandos ISO há ciclos (G81 e seguintes) que, num só bloco, fazem aproximação, furação e saída em cada posição indicada. A sintaxe (plano de retorno, profundidade, pausa) muda de comando para comando: consulta o manual antes de usar. Nesta sebenta os furos escrevem-se com G00 e G01, o que funciona em qualquer comando.

Multifuração em pente e sistema 32

As multifuradoras e os centros de trabalho têm cabeças de furação múltiplas, com várias brocas verticais e horizontais montadas em linha (em "pente"), com os eixos espaçados de 32 mm. O programa escolhe que brocas descem, e a cabeça faz vários furos de uma só vez.

O sistema 32 é a convenção de construção de móveis de painel que tira partido destas cabeças:

• Filas de furos de Ø 5 mm com os centros espaçados de 32 mm (os "furos de sistema").
• Primeira fila, em regra, com o eixo a 37 mm do bordo da frente da lateral.
• Os suportes de prateleira, as bases de dobradiça, as corrediças e outras ferragens são desenhados para encaixar nesses furos.
• Os furos de construção (cavilhas, uniões) também se colocam em múltiplos de 32 mm, para serem feitos pelas mesmas cabeças.

Não é uma norma oficial de um organismo de normalização, mas é uma convenção muito usada na indústria mundial do mobiliário, e as ferragens de uso corrente estão preparadas para ela. Confirma sempre as medidas no catálogo da ferragem que vais usar.

Exemplo resolvido: fila de furos de sistema 32

Lateral de 400 mm de comprimento (em X). Pretende-se uma fila de furos de Ø 5 mm em Y37, centrada no comprimento, com 5 furos.

1. Com 5 furos há 4 intervalos: 4 x 32 = 128 mm entre o primeiro e o último furo.
2. Centrar no comprimento: o centro da peça é X200; o primeiro furo fica em 200 - 64 = X136 e o último em 200 + 64 = X264.
3. Coordenadas: X136, X168, X200, X232, X264 (todas em Y37).
4. Verificação: 264 - 136 = 128 = 4 x 32. Distância do primeiro furo ao topo esquerdo: 136 mm; do último ao topo direito: 400 - 264 = 136 mm. Simétrico.

12. Pontos notáveis e tabela de pontos e coordenadas

Pontos notáveis

Os pontos notáveis são os pontos de que o programa precisa para descrever a geometria e os movimentos:

• Vértices (cantos) do contorno.
• Pontos de tangência, onde uma reta passa a arco ou um arco passa a reta.
• Centros de arcos e de furos.
• Início e fim de cada ranhura, caixa ou percurso de corte.
• Pontos de entrada e de saída da ferramenta (fora da peça, para os contornos).
• Pontos de mudança de direção, de profundidade ou de ferramenta.

Um contorno de peça em L tem 6 vértices; se os cantos forem arredondados, cada canto passa a ter dois pontos de tangência e um centro.

A tabela de pontos, coordenadas e instruções

A tabela é a ponte entre o desenho e o código. Para cada ponto indica as coordenadas e a instrução que o leva lá.

Exemplo resolvido: tabela de uma peça com cantos arredondados

Peça de 300 x 200 x 18 mm, cantos com raio 20, um furo passante de Ø 8 mm no centro. Zero no canto inferior esquerdo, Z0 na face superior.

A profundidade de -18,5 no contorno (e -19 no furo) assume que a peça está elevada sobre ventosas e que a ferramenta passa meio milímetro a um milímetro abaixo da face inferior sem tocar em nada; a posição das ventosas tem de estar longe do contorno e do furo. O centro do furo é o centro da peça: (300 / 2, 200 / 2) = (150, 100).

A entrada vem de P0 (-20, 0) para P1 (0, 20) com um movimento em diagonal de √(20² + 20²) ≈ 28 mm, maior do que o raio de uma fresa de Ø 12 mm (6 mm), como a compensação exige.

Alterações da tabela de pontos e coordenadas

A tabela raramente fica fechada à primeira. As alterações mais frequentes e o que fazer em cada uma:

Cada alteração gera uma nova versão da tabela e do programa (V1, V2...), com data e motivo. Programar com uma tabela desatualizada é um erro difícil de ver só a olhar para o código.

Exemplo resolvido: mudança do zero peça

Na peça de 300 x 200 mm do exemplo anterior, o zero passa do canto inferior esquerdo para o centro da peça, (150, 100) no sistema antigo.

Regra: coordenada nova = coordenada antiga - coordenada do novo zero no sistema antigo.

Nos arcos, I e J não mudam, porque são distâncias do ponto inicial ao centro, e essas distâncias não dependem de onde está o zero.

Exemplo resolvido: mudança de uma medida

A peça passa de 300 para 320 mm de comprimento, mantendo o zero no canto inferior esquerdo. Os pontos do lado direito (P4 a P7) e os centros C2 e C3 deslocam-se 20 mm em X: P4 passa a (300, 200), P5 a (320, 180), P6 a (320, 20), P7 a (300, 0). O furo central passa para X160 (320 / 2). Os pontos do lado esquerdo não mudam. Se o furo estivesse cotado a 150 mm do lado esquerdo, e não "ao centro", ficava em X150: por isso a alteração tem de ser lida no desenho, e não adivinhada.

13. Sequência de operações: furação, ranhuração, recorte, molde e acabamento

A ordem habitual

Numa peça plana de mobiliário e carpintaria, a ordem habitual das operações é:

1. Furação (face e topos): furos de cavilha, de sistema, de ferragens, de dobradiças.
2. Ranhuração: ranhuras de fundo, rebaixos, caixas.
3. Recorte do contorno: primeiro um desbaste, se houver muito material, e depois a passagem de contorno.
4. Molde (perfilagem): arredondados, chanfros, molduras nas arestas.
5. Acabamento: passagem final leve de contorno ou de perfil, para a qualidade da superfície e das medidas.

Porque esta ordem

• A peça está mais bem fixa enquanto ainda tem toda a área e ainda está presa ao painel: as operações que pedem precisão de posição (furação, ranhuras) fazem-se nessa altura.
• O recorte solta a peça do resto do painel e reduz a área de fixação: vem depois do que precisa da peça bem presa.
• O molde das arestas só se pode fazer depois de a aresta existir, ou seja, depois do recorte.
• O acabamento vem no fim para que nenhuma operação posterior o estrague, e com pouca espessura de material para a ferramenta cortar leve e precisa.
• Dentro de cada operação, agrupa-se o trabalho por ferramenta para reduzir as trocas (cada troca custa tempo), sem desrespeitar a ordem acima.

Exemplos de blocos por operação

Ranhura para o fundo (fresa de Ø 8 mm, ranhura de 8 mm de largura, 8 mm de fundo, em duas passagens de 4 mm, eixo em Y286, a atravessar a peça de 400 mm):

G00 X-10 Y286        (fora da peça, no eixo da ranhura)
G00 Z2
G01 Z-4 F2000        (1.ª passagem: desce fora da peça)
G01 X410 F6000       (atravessa a peça)
G01 Z-8 F2000        (2.ª passagem: desce do outro lado)
G01 X-10 F6000       (volta, agora a 8 mm)
G00 Z20

Sem compensação (G40), porque a largura da ranhura é o diâmetro da fresa: programa-se o eixo da ranhura. A ranhura fica entre Y282 e Y290 (286 - 4 e 286 + 4).

Recorte de um contorno exterior: entrada fora da peça, compensação G41, contorno completo, saída com G40 (ver o programa completo no capítulo 14). Em peças grossas ou madeira maciça dura faz-se em várias passagens de profundidade.

Molde de uma aresta com uma fresa de perfilar com rolamento guia ou com o perfil programado: percorre-se o contorno já recortado, à profundidade que dá o perfil desejado, com compensação conforme a ferramenta.

Acabamento: passagem final do contorno a toda a profundidade, deixando no desbaste uma sobre-espessura pequena (por exemplo, 0,5 mm) para esta passagem. Na compensação, a sobre-espessura consegue-se somando-a ao raio registado para o desbaste, sem mexer no programa.

Pontes e peças pequenas

No recorte em mesa de vácuo (nesting), as peças pequenas podem soltar-se no fim do corte e ser atiradas pela ferramenta. Soluções: recortar primeiro as peças pequenas e depois as grandes, deixar pequenas pontes de material (poucos milímetros de espessura) que se partem à mão no fim, ou fazer o recorte em duas passagens, com a última muito leve.

14. Programa completo de uma peça plana

Este capítulo junta tudo num caso completo, do desenho ao programa.

A peça

Lateral de um módulo de estante em aglomerado melamínico de 18 mm, acabada com 400 x 300 mm.

• Fila da frente: 5 furos de sistema de Ø 5 mm x 12 mm, em Y37, de X136 a X264 (passo 32 mm, centrada).
• Fila de trás: 5 furos iguais em Y263 (37 mm do bordo de trás: 300 - 37 = 263), nas mesmas posições em X.
• Ranhura para o fundo: 8 mm de largura, 8 mm de fundo, com o bordo a 10 mm do bordo de trás, a atravessar a peça (eixo em Y286).
• Recorte do contorno exterior a partir de um bruto de 410 x 310 mm (5 mm de sobra de cada lado).

Folha de preparação

Tabela de ferramentas

Contas: vc(T1) = π x 5 x 4500 / 60 000 = 1,18 m/s; vc(T2) = π x 8 x 18 000 / 60 000 = 7,54 m/s; vc(T3) = π x 12 x 18 000 / 60 000 = 11,31 m/s; fz(T2) = 6000 / (18 000 x 2) = 0,167 mm; fz(T3) = 9000 / (18 000 x 2) = 0,25 mm. São valores de exemplo, dentro do habitual para estas ferramentas; na máquina seguem-se o catálogo e a rotação máxima gravada.

O programa

N10 (LATERAL 400X300X18 V1 - ZERO CANTO FRENTE ESQ - Z0 FACE SUP)
N20 G90 G17 G54 G40
N30 (FURACAO SISTEMA 32 - BROCA D5)
N40 T1 M06
N50 S4500 M03
N60 G00 Z20
N70 G00 X136 Y37
N80 G00 Z2
N90 G01 Z-12 F1500
N100 G00 Z2
N110 X168
N120 G01 Z-12
N130 G00 Z2
N140 X200
N150 G01 Z-12
N160 G00 Z2
N170 X232
N180 G01 Z-12
N190 G00 Z2
N200 X264
N210 G01 Z-12
N220 G00 Z2
N230 (FILA DE TRAS EM INCREMENTAIS)
N240 G00 Y263
N250 G91 G01 Z-14
N260 G00 Z14
N270 X-32
N280 G01 Z-14
N290 G00 Z14
N300 X-32
N310 G01 Z-14
N320 G00 Z14
N330 X-32
N340 G01 Z-14
N350 G00 Z14
N360 X-32
N370 G01 Z-14
N380 G00 Z14
N390 G90
N400 G00 Z20
N410 (RANHURA DO FUNDO - FRESA D8)
N420 T2 M06
N430 S18000 M03
N440 G00 X-10 Y286
N450 G00 Z2
N460 G01 Z-4 F2000
N470 G01 X410 F6000
N480 G01 Z-8 F2000
N490 G01 X-10 F6000
N500 G00 Z20
N510 (RECORTE DO CONTORNO - FRESA COMPRESSAO D12)
N520 T3 M06
N530 S18000 M03
N540 G00 X-20 Y-20
N550 G00 Z2
N560 G01 Z-18.5 F2000
N570 G41 G01 X0 Y0 F9000
N580 Y300
N590 X400
N600 Y0
N610 X-10
N620 G40 G01 X-20 Y-20
N630 G00 Z20
N640 M05
N650 M30

Verificação do programa, bloco a bloco

Repara nos blocos N110, N140, N170 e N200: só têm X, porque G00 continua ativo desde N100 (modal). E N120 não repete o F, porque F1500 ficou ativo desde N90.

A compensação do comprimento de cada ferramenta está a cargo do comando, com a chamada T; num comando que a exija de forma explícita, acrescenta-se G43 com o corretor da ferramenta a seguir a cada troca.

15. Simulação, ensaio e deteção de erros

Ferramentas de simulação

Antes de maquinar, o programa corre num simulador, que reproduz o percurso da ferramenta sem gastar material nem arriscar a máquina. Há simuladores no próprio comando da máquina, no software do fabricante e nos programas de CAD/CAM.

O que uma boa simulação mostra:

• O percurso da ferramenta, com cores diferentes para rápidos e para movimentos de corte.
• A remoção de material (simulação sólida), com a peça final para comparar com o desenho.
• Colisões da ferramenta, da árvore ou dos agregados com ventosas, batentes e grampos.
• Percursos fora dos limites da máquina ou da peça.
• O tempo de maquinagem estimado.

Simula-se sempre que o programa é novo ou foi alterado, mesmo que a alteração pareça pequena.

Ferramentas de deteção de erros

• Verificação de sintaxe do comando ou do software: apanha códigos inexistentes, palavras sem valor, arcos impossíveis (raio incoerente), compensações mal ativadas.
• Simulação gráfica: apanha erros geométricos e colisões.
• Execução bloco a bloco na máquina: o operador avança um bloco de cada vez e confirma cada movimento.
• Redução do avanço e dos rápidos (potenciómetro de override): o primeiro ensaio faz-se devagar, com a mão junto da paragem.
• Ensaio em vazio: correr o programa com a origem em Z deslocada para cima (a ferramenta passa no ar, acima da peça) para confirmar percursos e sequência sem cortar. Depois volta-se a pôr a origem certa.
• Controlo da primeira peça: medir a primeira peça maquinada antes de lançar a série.

Erros de programação CNC

Exemplo resolvido: encontrar o erro

Programa para um furo em X50 Y50, peça de 18 mm, Z0 na face superior:

N10 G90 G17
N20 T1 M06
N30 S4500 M03
N40 G00 X50 Y50
N50 G00 Z-12
N60 G00 Z20
N70 M05
N80 M30

1. N40: posiciona em rápido sem ter subido antes a uma altura segura; se a ferramenta estiver baixa, pode colidir. Falta um G00 Z20 antes.
2. N50: desce até dentro da peça em rápido (G00). É o erro grave: a broca entra no material a velocidade de rápido e parte-se.
3. Correção: N40 G00 Z20, N45 G00 X50 Y50, N50 G00 Z2, N55 G01 Z-12 F1500, e o resto igual. Repara que se usaram blocos intermédios (N45, N55): é para isso que se numera de 10 em 10.

Prevenir os erros

Os erros evitam-se antes de aparecerem: tabela de pontos completa e verificada, programa com estrutura fixa e comentários, compensação de raio em vez de contas à mão, altura segura sempre igual, G90 como regra e G91 só em troços curtos e fechados, simulação e ensaio sempre. Quando um erro aparece na máquina, corrige-se no programa, não "à mão" na peça, e regista-se a correção na nova versão.

16. Segurança, saúde no trabalho e normas da qualidade

Riscos principais e medidas

Equipamentos de proteção individual (EPI)

Óculos ou viseira de proteção, proteção auditiva, calçado de segurança, máscara de proteção respiratória quando indicada, e luvas apenas para manusear painéis com a máquina parada (nunca junto de ferramentas em rotação). O EPI não substitui as proteções da máquina: completa-as.

O pó de madeira

O pó de madeiras duras é um agente cancerígeno reconhecido. A Diretiva (UE) 2017/2398 fixou para o pó de madeira de folhosas (madeiras duras) um valor-limite de exposição profissional de 2 mg/m³ (média ponderada de 8 horas), aplicável a partir de 18 de janeiro de 2023; até essa data o valor era de 3 mg/m³. A melhor proteção é não deixar o pó chegar ao ar: aspiração bem dimensionada, ligada em todas as operações, e limpeza por aspiração, nunca com ar comprimido.

Legislação a conhecer

• Decreto-Lei n.º 50/2005: requisitos mínimos de segurança e saúde na utilização de equipamentos de trabalho pelos trabalhadores (as obrigações do empregador e do utilizador da máquina).
• Diretiva Máquinas (2006/42/CE), transposta pelo Decreto-Lei n.º 103/2008: requisitos para a colocação no mercado das máquinas novas (marcação CE, declaração de conformidade, manual de instruções).
• Regulamento (UE) 2023/1230, relativo às máquinas: substitui a Diretiva Máquinas e aplica-se a partir de 20 de janeiro de 2027.

O manual de instruções da máquina é de leitura obrigatória antes de a operar e é a fonte certa para as regras de segurança de cada modelo.

Normas da qualidade

Qualidade, numa peça maquinada em CNC, é a peça corresponder ao desenho e às especificações, sempre, na série inteira. Na prática:

• Tolerâncias: o desenho indica quanto cada medida pode variar. Em mobiliário de painel trabalha-se muitas vezes com décimas de milímetro nas medidas de montagem (posição dos furos de sistema, das cavilhas).
• Controlo da primeira peça: medir com a aparelhagem adequada (fita métrica para medidas gerais, paquímetro para furos, ranhuras e espessuras, esquadro para cantos) e comparar com o desenho antes de lançar a série.
• Controlo durante a série: medir peças a intervalos definidos; o desgaste da ferramenta faz as medidas "andar" devagar.
• Aspeto: sem lascas no melamínico, sem queimaduras, sem arranque de fibras, arestas limpas.
• Rastreabilidade: programa com nome, versão, data e autor; registo das alterações e das correções de ferramenta.
• Sistema de gestão da qualidade: muitas empresas do setor estão certificadas pela norma NP EN ISO 9001, que obriga a procedimentos escritos, registos e melhoria contínua. As instruções de trabalho e os programas modelo da empresa fazem parte desse sistema.

Erros comuns

• Confundir zero máquina com zero peça, ou montar a peça com o zero físico diferente do do programa: toda a maquinagem sai deslocada.
• Não escrever a convenção de Z no cabeçalho: um operador que pense em Z0 na mesa fura a peça de lado a lado.
• Ficar em G91 depois de um troço incremental: tudo o que vem a seguir sai errado.
• Descer ou deslocar em G00 dentro do material, ou deslocar em XY sem subir à altura segura: colisões e ferramentas partidas.
• Trocar G02 por G03, ou calcular I e J a partir do zero peça em vez do ponto inicial do arco.
• Trocar G41 por G42: a ferramenta corta por dentro da peça.
• Ativar a compensação num arco ou dentro da peça, ou esquecer G40 no fim.
• Não atualizar a tabela de ferramentas quando se monta uma ferramenta diferente: medidas e profundidades erradas.
• Programar rotação acima da máxima gravada na ferramenta, ou avanço tão baixo que queima a madeira.
• Ordenar mal as operações: recortar antes de furar e ficar com a peça mal fixa.
• Não simular e não ensaiar um programa novo ou alterado.
• Anular proteções ou dispensar o EPI "só para um teste rápido".

Glossário

• Algoritmo: sequência finita e ordenada de passos que resolve um problema.
• Programa CNC: algoritmo de maquinagem escrito na linguagem do comando numérico.
• Bloco: linha do programa, formada por palavras (letra de endereço mais número).
• Instrução modal: fica ativa até ser substituída por outra do mesmo grupo (G01, G90, F).
• Instrução não modal: só vale no bloco em que aparece (G04, M06).
• Zero máquina: origem fixa do sistema de medida da máquina, definida pelo fabricante.
• Zero peça: origem das coordenadas do programa, escolhida pelo programador.
• Coordenadas absolutas (G90): referidas ao zero peça.
• Coordenadas incrementais (G91): referidas à posição anterior da ferramenta.
• Plano de trabalho: plano da interpolação circular e da compensação de raio (G17 XY, G18 XZ, G19 YZ).
• Interpolação circular: movimento em arco, G02 (horário) ou G03 (anti-horário).
• I, J: distâncias do ponto inicial do arco ao centro, segundo X e Y.
• Compensação de raio: deslocamento automático do centro da ferramenta de um raio para um dos lados do contorno (G41 esquerda, G42 direita, G40 anulada).
• Compensação do comprimento: correção automática de Z conforme o comprimento de cada ferramenta.
• Fresagem concordante / discordante: formas de a aresta atacar o material; com M03, G41 num contorno exterior é concordante.
• Velocidade de corte (vc): velocidade da aresta de corte, em m/s: π x D x n / 60 000.
• Avanço por dente (fz): material tirado por cada aresta a cada volta: F / (n x z).
• Fresa de compressão: fresa com hélice ascendente em baixo e descendente em cima, para painéis de duas faces decorativas.
• HSS, HM, PCD: aço rápido, metal duro e diamante policristalino, materiais do cortante.
• Sistema 32: convenção de construção de móveis com furos de Ø 5 mm em filas com passo de 32 mm, a primeira a 37 mm do bordo da frente.
• Ponto notável: ponto da geometria ou do percurso que precisa de coordenadas próprias (vértice, tangência, centro, entrada, saída).
• Tabela de pontos: lista dos pontos notáveis com coordenadas e instruções, ponte entre o desenho e o programa.
• Pós-processador: tradutor que adapta o programa gerado por CAD/CAM ao comando de cada máquina.
• Simulação: execução virtual do programa, sem material.
• Ensaio em vazio: execução real do programa com a ferramenta a passar acima da peça.
• EPI: equipamento de proteção individual.

Síntese

Conceber um programa CNC para uma peça plana de mobiliário ou carpintaria segue sempre a mesma ordem: analisar a peça (geometrias, medidas, material, especificações) → escolher o zero peça, a convenção de Z, o plano e o modo de coordenadas → identificar os pontos notáveis e montar a tabela de pontos e coordenadas → selecionar as ferramentas, com diâmetros, comprimentos e parâmetros de corte (vc, fz) → definir a sequência (furação, ranhuração, recorte, molde, acabamento) → escrever o programa com a estrutura cabeçalho, chamada de ferramenta, rotação, aproximação, maquinagem, afastamento e fim, usando os códigos G e M do ISO ou o software do fabricante → simular, detetar e corrigir erros → ensaiar, maquinar a primeira peça e verificar contra o desenho e as normas da qualidade, com segurança em todas as etapas. Domina este raciocínio e adaptas-te a qualquer comando ou software de fabricante.

Exercícios resolvidos

1. Distingue zero máquina de zero peça e explica em relação a qual deles se escreve o programa.

Resolução: o zero máquina é a origem fixa do sistema de medida da máquina, definida pelo fabricante; o zero peça é escolhido pelo programador para cada peça. O programa escreve-se sempre em relação ao zero peça, porque as cotas do desenho partem de um ponto da peça; o comando guarda a distância entre os dois (origem de peça, G54 nos comandos ISO).

2. Uma peça tem 4 furos em linha, espaçados de 32 mm. O primeiro está em X100 Y37. Escreve as posições em absolutas e em incrementais.

Resolução: absolutas: X100, X132, X164, X196 (todas em Y37). Incrementais: posiciona-se o primeiro em absolutas (X100 Y37) e depois, em G91, X32 três vezes. Verificação: 196 - 100 = 96 = 3 x 32. No fim, volta-se a G90.

3. Uma fresa de Ø 6 mm está registada na tabela, mas foi montada uma de Ø 8 mm, sem atualizar a tabela. O programa faz o contorno exterior de uma peça de 200 x 100 mm com compensação de raio. Com que medidas sai a peça?

Resolução: o comando afasta o centro 3 mm do contorno, mas a fresa tem 4 mm de raio: corta 1 mm a mais de cada lado. A peça sai com 198 x 98 mm, mais pequena do que o desenho. Numa caixa interior, o mesmo erro dava uma caixa 2 mm maior em cada dimensão.

4. Ordena as operações de uma peça com furos de cavilha, uma ranhura e contorno exterior: (a) recorte do contorno, (b) furação, (c) ranhuração.

Resolução: b, c, a: furação, ranhuração e, por fim, recorte. O recorte solta a peça e reduz a área de fixação, por isso vem depois das operações que precisam da peça bem presa.

5. Calcula a velocidade de corte de uma fresa de Ø 10 mm a 18 000 rpm, em m/s.

Resolução: vc = π x 10 x 18 000 / 60 000 = 565 487 / 60 000 = 9,4 m/s.

6. Uma fresa de 3 arestas roda a 16 000 rpm e o catálogo recomenda fz = 0,2 mm. Que avanço programas?

Resolução: F = fz x n x z = 0,2 x 16 000 x 3 = 9600 mm/min (9,6 m/min).

7. Um arco vai de (0, 180) a (20, 200), com centro em (20, 180). Escreve o bloco com I e J e confirma que o arco é possível.

Resolução: I = 20 - 0 = 20; J = 180 - 180 = 0. Distância do centro ao início: 20; do centro ao fim: 200 - 180 = 20. Iguais, o arco é possível. O ângulo passa de 180 para 90 graus (diminui), logo é horário: G02 X20 Y200 I20 J0 (ou G02 X20 Y200 R20).

8. Calcula a força teórica de uma ventosa de 140 x 115 mm com 0,7 bar de depressão.

Resolução: 0,7 bar = 70 000 Pa = 0,07 N/mm². Área: 140 x 115 = 16 100 mm². F = 0,07 x 16 100 = 1127 N.

9. O zero de uma peça muda do canto inferior esquerdo para um ponto 10 mm à direita (X10 no sistema antigo). O ponto P5 estava em X30 Y40. Onde fica agora?

Resolução: X novo = 30 - 10 = X20; Y não muda: Y40. Todos os pontos da tabela mudam da mesma quantidade em X.

10. Um programa tem G90 no bloco N10 e nunca mais repete essa função. As linhas seguintes continuam em absolutas?

Resolução: sim. G90 é modal: fica ativo até ser substituído por G91. Por isso é tão perigoso esquecer um G91 ativo: também ele continua até ser substituído.

11. Numa peça de 18 mm, com Z0 na face superior, qual a coordenada Z do fundo de um furo de 12 mm? E se Z0 estiver na face inferior?

Resolução: com Z0 em cima, Z-12. Com Z0 em baixo, a face superior está em Z18 e o fundo do furo em 18 - 12 = Z6.

12. Porque é obrigatório simular um programa CNC antes de o correr numa máquina real, e o que se faz a seguir à simulação?

Resolução: a simulação deteta colisões, percursos fora da peça ou dos limites e erros de coordenadas, de arcos e de compensação, sem gastar material nem arriscar a máquina. A seguir faz-se o ensaio na máquina com precaução (bloco a bloco, avanço reduzido ou em vazio) e mede-se a primeira peça antes de lançar a série.