Sebenta · Executar fresagem e multifuração com CNC para mobiliário e carpintaria (UC02083)

Introdução

Esta sebenta ensina a programar e operar fresadoras e multifuradoras com CNC na produção de componentes para mobiliário e carpintaria, do desenho técnico até à peça pronta e verificada. É uma UC de execução: o técnico lê o desenho, escolhe e prepara as ferramentas, define as dimensões em bruto, programa a máquina (em linguagem ISO, no software próprio da máquina ou por CAD-CAM), simula, fixa a peça, corre o ciclo e confirma o resultado.

O percurso segue sempre a mesma lógica industrial: interpretar o desenho técnico, caracterizar o material, escolher, montar e medir as ferramentas de corte, programar, simular e testar, fixar a peça e só então executar a fresagem e a multifuração. No fim, verifica-se sempre a peça contra o desenho.

Objetivos de aprendizagem (referencial): programar fresadoras e multifuradoras com CNC para maquinagem de componentes para carpintaria e mobiliário; executar operações de fresagem; executar operações de multifuração CNC; verificar o funcionamento dos programas; operar as máquinas de acordo com as especificidades do fabrico; e aplicar as normas de segurança e saúde no trabalho.

Como estudar com esta sebenta

• Lê cada capítulo com um desenho técnico ao lado (um dos da oficina ou do projeto).
• Refaz, de papel e lápis, todas as contas dos exemplos resolvidos antes de ler a resolução.
• Os valores concretos de ferragens, ferramentas e máquinas que aqui aparecem são valores típicos: na oficina, manda sempre o catálogo do fabricante e o manual da máquina.

1. Desenho técnico: fundamentos, normalização e leitura para CNC

Nenhum programa CNC nasce do nada. Nasce de um desenho técnico da peça, feito segundo normas que garantem que quem desenha e quem maquina leem a mesma coisa. Interpretar os desenhos técnicos das peças é a primeira aptidão do referencial.

Normas gerais que deves reconhecer

No método europeu, a vista de cima fica por baixo da vista de frente e a vista da esquerda fica à direita da vista de frente. Trocar o método leva a furar a face errada da peça.

Cotagem pensada para CNC

• Cotagem em série (cota a cota, encadeada): os erros somam-se de cota para cota.
• Cotagem em paralelo ou por coordenadas (todas as cotas a partir da mesma origem): corresponde diretamente à programação em coordenadas absolutas (G90) e não acumula erros. É a preferida em peças para CNC.
• A origem de cotagem do desenho deve coincidir, sempre que possível, com a origem da peça na máquina (o canto encostado aos batentes).

Tolerâncias

A cota nominal nunca é exata na peça real. A tolerância diz quanto a cota pode variar sem a peça ser rejeitada (por exemplo, 37 ±0,2 mm aceita valores entre 36,8 e 37,2 mm). Quando uma cota não traz tolerância própria, aplica-se a tolerância geral indicada na legenda ou nas instruções de trabalho da empresa. Nunca se assume uma tolerância "a olho".

Símbolos e indicações frequentes em mobiliário

• Ø antes de um número: diâmetro (Ø35 = furo de 35 mm de diâmetro).
• Profundidade do furo: muitas vezes escrita junto do diâmetro (Ø8 × 12 = furo de 8 mm com 12 mm de profundidade).
• Furo passante vs furo cego: o desenho indica se atravessa a peça ou não.
• Sentido do fio em peças maciças: seta ao longo do comprimento.
• Orla: indicação dos bordos orlados e da espessura da orla.

2. Materiais a maquinar: características e comportamento ao corte

Caracterizar os materiais a maquinar é uma aptidão explícita do referencial: cada material comporta-se de forma diferente à passagem da ferramenta, e isso dita a ferramenta, a rotação, o avanço e a fixação.

Madeira maciça

• É anisotrópica: comporta-se de maneira diferente segundo a direção. A retração tangencial (ao longo dos anéis) é cerca do dobro da radial, e a longitudinal (ao longo do fio) é praticamente desprezável. Por isso o comprimento das peças maciças segue o sentido do fio.
• O teor de água calcula-se em base seca: (massa húmida menos massa anidra) ÷ massa anidra × 100. Para mobiliário e carpintaria de interior usa-se madeira com cerca de 8 a 12 %; para exterior, o valor é mais alto.
• Uma peça maquinada com teor de água acima do previsto continua a secar depois e empena ou muda de medida, desalinhando furos e encaixes.
• Nós, fendas e veio revirado fazem lascar a aresta; cortar contra o fio aumenta o arranque de fibras.

Derivados de madeira

O que o material decide na maquinagem

• Ferramenta: painéis melamínicos de duas faces pedem fresa de compressão; materiais abrasivos pedem cortante de metal duro ou de diamante policristalino (PCD).
• Avanço e rotação: materiais abrasivos gastam a ferramenta; madeira resinosa suja a aresta e queima se o avanço for demasiado lento.
• Fixação: o MDF e o aglomerado são porosos nas arestas e deixam passar ar; a mesa de vácuo perde força se houver muitos furos passantes.
• Pó: o MDF e as madeiras duras produzem pó fino e perigoso (ver capítulo 16).

3. Fresadoras e multifuradoras CNC: características técnicas

Identificar as características técnicas das fresadoras e/ou multifuradoras com CNC é condição para escolher a máquina certa para cada peça e para a operar em segurança.

Tipos de máquina no mobiliário e na carpintaria

Elementos principais e o que olhar na ficha técnica

• Cursos dos eixos X, Y e Z: definem a peça máxima que a máquina aceita.
• Eletrofuso: motor que roda a ferramenta. Na ficha técnica vêm a potência (kW) e a rotação máxima (rpm), tipicamente na ordem das dezenas de milhares de rpm.
• Porta-ferramenta: cone normalizado onde se aperta a ferramenta (em muitas máquinas de madeira, cone HSK F63 ou ISO 30; confirma na tua).
• Armazém de ferramentas: permite a troca automática (M06) sem intervenção do operador.
• Cabeça de furação: número de mandris verticais e horizontais, passo entre mandris e, por vezes, uma serra integrada.
• Agregados: acessórios montados no eletrofuso para furar ou fresar na horizontal ou em ângulo.
• Mesa e fixação: mesa plana de vácuo, barras com ventosas, grampos pneumáticos, batentes.
• Comando numérico e software de programação próprio do fabricante.
• Sistemas de segurança: barreiras, tapetes sensíveis, para-choques, paragem de emergência (capítulo 16).

Eixos e referenciais da máquina

Os eixos seguem o sistema cartesiano de mão direita (ISO 841):

• Z é o eixo da ferramenta; nos centros de trabalho para mobiliário é vertical. Z positivo afasta a ferramenta da peça; por isso as profundidades de corte programam-se com Z negativo (Z-8 = 8 mm abaixo da face de referência).
• X é normalmente o eixo mais comprido da mesa; Y completa o triedro.
• Os eixos rotativos A, B e C rodam em torno de X, Y e Z, respetivamente (por exemplo, um agregado orientável ou uma cabeça com eixo C).

Há dois pontos de referência que não se confundem:

• Zero máquina: ponto fixo definido pelo fabricante, onde a máquina faz a referência ao ligar.
• Zero peça (origem da peça, G54 em ISO): ponto escolhido pelo técnico na própria peça, normalmente o canto encostado aos batentes e a face de cima. As cotas do programa são medidas a partir dele.

4. Brocas, fresas e porta-lâminas

Selecionar as brocas, fresas e porta-lâminas necessários à maquinagem é uma aptidão central desta UC. A ferramenta certa decide o acabamento, a precisão e a vida útil do corte.

Materiais do cortante

Fresas

Em fresagem com fresas de topo, os cantos interiores ficam sempre com o raio da fresa: uma caixa fresada com uma fresa Ø10 tem cantos com raio 5 mm. Se o desenho pedir cantos vivos, é preciso outra operação ou outra ferragem.

Brocas

• Broca de furo cego: fundo plano, com ponta de centragem e gumes laterais que cortam as fibras antes de as arrancar. Para furos que não atravessam a peça (cavilhas, furos de sistema, excêntricos).
• Broca de passagem: ponta cónica (em lança). Para furos que atravessam a peça; a ponta cónica reduz o lascamento à saída.
• Broca de copa (para dobradiças): furo de fundo plano de grande diâmetro, por exemplo Ø35 para as copas das dobradiças.
• Broca helicoidal comum: para furos em madeira maciça e, em geral, quando não se exige fundo plano.

Nas cabeças de multifuração, os mandris vizinhos rodam em sentidos opostos. Por isso existem brocas de rotação à direita e brocas de rotação à esquerda, normalmente distinguidas por cores ou marcas diferentes no encabadouro. Montar uma broca no mandril do sentido errado faz com que ela não corte: aquece, queima o furo e estraga-se. O encabadouro destas brocas é normalizado (em regra Ø10 mm, com uma zona plana para o parafuso de aperto).

Porta-lâminas

O porta-lâminas (cabeça porta-lâminas) é um corpo de aço ou alumínio onde se montam lâminas substituíveis, muitas vezes reversíveis (duas arestas de corte), de metal duro. Quando a lâmina perde o fio, troca-se ou vira-se a lâmina, não a ferramenta toda, e o diâmetro mantém-se, o que evita reajustar o programa. Usa-se em fresas de maior diâmetro, cabeças de aplainar e fresas de perfil com lâminas de perfil intercambiáveis.

Rotação máxima: nunca se excede

As ferramentas para máquinas de madeira trazem gravada a rotação máxima admissível (n max), exigida pela norma EN 847-1. Nunca se programa uma rotação acima desse valor, mesmo que o eletrofuso a permita: a ferramenta pode desintegrar-se.

5. Ferramentas de corte: montagem, medição e configuração

Montar, medir e configurar as ferramentas de corte nas máquinas é uma aptidão explícita do referencial, com efeito direto na segurança e na qualidade.

Montagem no porta-ferramenta

1. Com a máquina parada e bloqueada, limpar o cone do porta-ferramenta, a pinça e o encabadouro: uma apara presa provoca batimento.
2. Escolher a pinça (em muitas máquinas, pinças do tipo ER) com o diâmetro exato do encabadouro da ferramenta.
3. Introduzir a ferramenta até ao comprimento de saída indicado nas instruções de trabalho: o mínimo necessário para a profundidade de corte. Saída a mais aumenta a vibração e o risco de rotura.
4. Apertar com o binário indicado pelo fabricante, com chave dinamométrica sempre que exista. Folgado, a ferramenta escorrega e vibra; em excesso, danifica a pinça.
5. Colocar o porta-ferramenta no lugar certo do armazém, com o número que o programa vai chamar (T1, T2, ...).
6. Nas cabeças de multifuração, montar cada broca no mandril certo (sentido de rotação e diâmetro), apertar o parafuso sobre a zona plana e confirmar o comprimento.

Para manusear ferramentas afiadas com a máquina parada usam-se luvas de proteção contra cortes; nunca se usam luvas junto de ferramentas em rotação.

Medição

• Pré-regulador (presetter): aparelho fora da máquina que mede o comprimento e o diâmetro da ferramenta montada no porta-ferramenta.
• Sensor ou apalpador de ferramenta na máquina: a máquina leva a ferramenta até ao sensor e regista o comprimento.
• Medição manual: com paquímetro, para o diâmetro, e com a própria máquina, tocando a ferramenta numa superfície de referência.

Configuração: a tabela de ferramentas

Cada ferramenta tem uma linha na tabela de ferramentas do comando ou do software:

Parâmetros de corte: velocidade de corte e avanço por dente

Em madeira, a velocidade de corte (vc) dá-se normalmente em metros por segundo:

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

Para ter vc em m/min, divide-se π × D × n por 1000 em vez de 60 000.

O avanço por dente (fz) é a espessura de madeira que cada gume corta em cada volta:

fz = F ÷ (n × z) (F avanço em mm/min, n em rpm, z número de gumes, fz em mm)

• fz demasiado baixo: o gume "esfrega" em vez de cortar; a madeira queima e a ferramenta aquece e perde o fio depressa.
• fz demasiado alto: esforço excessivo, arranque de fibras, vibração e risco de partir a ferramenta.
• O intervalo recomendado de fz e de vc para cada material vem no catálogo do fabricante da ferramenta.

6. Dimensões em bruto e preparação da peça

Definir as dimensões em bruto dos componentes a maquinar é outra aptidão do referencial. Se a peça vai ser fresada no contorno, a peça em bruto tem de ser maior do que a peça final; se chega já cortada à medida (por exemplo, da seccionadora) e só vai ser furada, a medida de corte é a medida final.

A diferença entre a peça em bruto e a peça final chama-se sobremedida: é a margem que a ferramenta retira para deixar as arestas direitas, limpas e à cota. Depende:

• do material (madeira maciça pede mais do que um painel);
• das operações previstas (desengrosso, esquadrejamento, fresagem de contorno, orlagem);
• das regras da empresa, escritas nas instruções de trabalho.

Casos típicos

• Peça de painel fresada no contorno num centro de trabalho: corta-se na seccionadora com alguns milímetros por lado a mais, e a fresa leva a peça à medida final.
• Recorte em nesting: as peças saem do painel inteiro; entre peças vizinhas tem de haver pelo menos o diâmetro da fresa, e deixa-se uma margem junto dos bordos do painel.
• Peça maciça: prevê-se sobremedida em comprimento, largura e espessura, porque a madeira ainda vai ser desempenada, desengrossada e esquadrejada; o comprimento segue o sentido do fio.
• Peça orlada: se a orla é aplicada depois e a orladora não retifica o bordo, a medida de corte do painel desconta a espessura da orla.

Preparar a peça antes de maquinar

• Confirmar as medidas e o esquadro da peça em bruto.
• Identificar a face de referência e o canto de origem (o que encosta aos batentes) e marcá-los se o desenho o pedir.
• Confirmar o sentido do fio ou do decorativo e a face que fica à vista.
• Limpar a face de apoio: uma apara por baixo desnivela a peça e altera a profundidade real de corte.
• Confirmar as especificações técnicas do desenho contra a peça física antes de arrancar.

Dimensões em bruto mal definidas desperdiçam material, num extremo, ou deixam a peça abaixo da medida final, no outro.

7. Sistemas de fixação de peças

Utilizar diferentes sistemas de fixação de peças em fresadoras e/ou multifuradoras com CNC é uma aptidão do referencial e uma condição de segurança: uma peça que se desloca durante o corte estraga-se e pode ser projetada.

Quanto segura uma ventosa?

A força de fixação teórica é a depressão vezes a área útil da ventosa:

F = Δp × A (Δp em pascal, A em m², F em newton)

Boas práticas

• Colocar as ventosas o mais perto possível das zonas que vão ser fresadas, mas fora dos percursos da ferramenta.
• Em nesting de peças pequenas, reduzir o esforço: passagens menos fundas, avanço adequado, deixar uma película fina de material no fundo do corte ou pontes que se cortam no fim.
• Os grampos pneumáticos funcionam com a pressão da rede de ar comprimido (tipicamente 6 a 7 bar); confirma o valor exigido no manual da máquina.
• Confirmar no vacuómetro que a depressão está no valor normal antes de arrancar.
• Nunca aumentar o avanço para compensar uma fixação fraca: faz-se o contrário.

8. Do ficheiro CAD ao pré-código CNC

O desenho da peça, feito em CAD (desenho assistido por computador), é a base digital da programação. Obter pré-código a partir de ficheiro CAD (dxf) é um conhecimento explícito do referencial.

O formato DXF

O DXF é um formato de troca de desenhos entre programas de CAD e de CAM. Contém entidades geométricas (linhas, arcos, círculos, polilinhas) organizadas em layers (camadas). Não contém, por si, informação de máquina (ferramenta, rotação, avanço); essa informação acrescenta-se no software de programação.

Preparar um DXF que se possa programar

• Desenhar à escala 1:1, em milímetros.
• Colocar a origem do desenho no canto que vai ser a origem da peça na máquina.
• Contornos fechados (polilinhas fechadas), sem linhas duplicadas nem sobrepostas, sem pequenas aberturas.
• Separar por layers o que é diferente: contorno exterior, rebaixos, furos de cada diâmetro, cotas e textos.
• Muitas empresas definem uma convenção de nomes de layers que o software da máquina lê para gerar o pré-código automaticamente (por exemplo, um layer para "furo Ø5 com 13 mm de profundidade"). A convenção é da empresa e do software: segue a que estiver em vigor.
• Retirar cotas, textos e molduras do que vai ser importado, ou pô-los num layer que o software ignora.

Obter o pré-código

1. Importar o DXF para o software de programação da máquina ou para o CAM.
2. Confirmar escala, unidades e origem (medir uma cota conhecida).
3. Corrigir a geometria: fechar contornos, apagar duplicados.
4. O software gera um pré-código: a estrutura do programa com as trajetórias e os furos já posicionados.
5. Completa-se com ferramentas, profundidades, rotação, avanço, entradas e saídas, e simula-se.

9. Programação CNC em linguagem ISO e nos sistemas próprios das máquinas

Elaborar programas em linguagem CNC ISO ou código específico do sistema de programação da máquina é uma das aptidões centrais desta UC.

Estrutura de um programa ISO

A linguagem ISO (ISO 6983) organiza o programa em blocos (linhas), cada um com palavras: uma letra e um número.

• N: número do bloco (é só um rótulo; N40 não quer dizer "40.º bloco", sobretudo se se numerar de 10 em 10).
• G: funções preparatórias (tipo de movimento, plano, unidades, compensações).
• X, Y, Z: coordenadas do ponto de destino.
• I, J: posição do centro de um arco em relação ao ponto de partida (em X e em Y).
• F: avanço; S: rotação; T: ferramenta; D e H: número do corretor de raio e de comprimento.
• M: funções auxiliares (rotação, troca de ferramenta, fim).

O sentido horário e anti-horário de G02/G03 vê-se do lado positivo do eixo perpendicular ao plano (em G17, olhando de cima, de Z positivo para baixo). Os códigos exatos variam de comando para comando: confirma sempre no manual de programação da máquina.

Absoluto e incremental

• Em G90, cada coordenada é medida a partir da origem da peça.
• Em G91, cada coordenada é medida a partir do ponto onde a ferramenta está.

Contorno de um retângulo 100×60 a partir de X0 Y0:

Exemplo resolvido 1: ranhura retangular em duas passagens

Pede-se uma ranhura de 8 mm de largura, cujo eixo é um retângulo de 100×60 mm, com 10 mm de profundidade, numa peça de MDF de 18 mm. Fresa helicoidal Ø8, z = 2, T1. Origem G54 no canto de partida do retângulo, Z0 na face de cima. Duas passagens de 5 mm.

%
O1001 (RANHURA 100X60 PROF 10)
N10 G17 G21 G40 G90
N20 G54
N30 T1 M06
N40 S18000 M03
N50 G00 X0 Y0
N60 G43 H1 Z20
N70 G00 Z5
N80 G01 Z-5 F1500
N90 G01 X100 F6000
N100 Y60
N110 X0
N120 Y0
N130 G01 Z-10 F1500
N140 X100 F6000
N150 Y60
N160 X0
N170 Y0
N180 G00 Z20
N190 M05
N200 M30
%

Verificação das contas:

• Aqui o programa descreve o eixo da fresa (sem G41/G42). A ranhura fica com 8 mm de largura centrada na linha: por fora vai de X-4 a X104 e de Y-4 a Y64; por dentro, de X4 a X96 e de Y4 a Y56.
• Profundidade: duas passagens (Z-5 e Z-10); ficam 18 menos 10 = 8 mm de material por baixo da ranhura.
• Avanço por dente: fz = 6000 ÷ (18 000 × 2) ≈ 0,17 mm. Descida (F1500) mais lenta, porque a fresa corta pela ponta.
• A subida final em G00 Z20 (N180) só acontece depois de a ferramenta estar dentro do contorno já cortado; nunca se desce em G00 dentro do material.

Exemplo resolvido 2: contorno exterior com compensação do raio

Recortar uma peça de 300×200 mm num painel de 18 mm, com fresa de compressão Ø12 (T2), atravessando a peça (Z-18.3, entrando 0,3 mm na placa de sacrifício). Com G41, programa-se a geometria da peça e o comando desvia a ferramenta 6 mm (o raio) para fora.

N10 G17 G21 G40 G90 G54
N20 T2 M06
N30 S18000 M03
N40 G00 X0 Y-20
N50 G43 H2 Z20
N60 G00 Z5
N70 G01 Z-18.3 F2000
N80 G41 D2 G01 X0 Y0 F8000
N90 Y200
N100 X300
N110 Y0
N120 X0
N130 G40 G01 X-20 Y0
N140 G00 Z20
N150 M05
N160 M30

Verificação: o percurso sobe pelo lado esquerdo (X0), segue pelo topo (Y200), desce pelo lado direito (X300) e volta pela base (Y0). É o sentido horário à volta da peça: a peça fica sempre à direita do percurso e a ferramenta à esquerda (G41), portanto do lado de fora. Com rotação horária (M03) e G41 num contorno exterior, a fresagem é concordante. A descida (N70) é feita em X0 Y-20, fora da peça, e a compensação ativa-se numa linha de entrada (N80), como os comandos exigem.

Exemplo resolvido 3: um canto arredondado com G02

Canto superior direito da mesma peça com raio 20 mm: vindo pelo topo, a ferramenta chega a X280 Y200 e tem de acabar em X300 Y180; o centro do arco é X280 Y180.

N100 X280
N101 G02 X300 Y180 I0 J-20
N102 G01 Y0

I = 280 menos 280 = 0; J = 180 menos 200 = -20 (distância do ponto de partida ao centro). O arco vai de cima para a direita à volta do centro: sentido horário, G02.

Os sistemas próprios das máquinas

Muitos centros de trabalho para mobiliário (Biesse, SCM, Homag e outros) programam-se sobretudo no software próprio do fabricante, em ambiente gráfico: o técnico define a peça (comprimento, largura, espessura), escolhe operações de uma biblioteca (furar, fresar, serrar) e a máquina gera o código internamente. Estes sistemas permitem programação paramétrica: as cotas escrevem-se em função das medidas da peça (por exemplo, "comprimento menos 37"), e o mesmo programa serve para laterais de alturas diferentes. A lógica de fundo é a do ISO (origem, eixos, ferramentas, profundidades), mas os nomes das funções e os menus são os de cada software: aprendem-se no manual da máquina.

10. Programação CNC com CAD-CAM

Programar à mão em ISO é lento e arriscado em peças com dezenas de contornos e furos. Elaborar programas CNC para fresadoras e multifuradoras com CAD-CAM automatiza essa tarefa.

Desenho CAD → operações e ferramentas (CAM) → trajetórias → simulação → pós-processador → programa da máquina

Passo a passo

1. Geometria: importar o DXF ou desenhar diretamente no CAD-CAM.
2. Material bruto: indicar as dimensões e a espessura do bruto e a origem.
3. Biblioteca de ferramentas: as mesmas ferramentas (diâmetro, comprimento, z, n max) que estão na máquina.
4. Operações: a cada contorno ou furo associa-se uma operação: contorno, caixa (esvaziamento), ranhura, furação, gravação.
5. Parâmetros: profundidade total e de cada passagem, lado de corte (dentro, fora, sobre a linha), sentido (concordante ou discordante), entrada e saída (em rampa, em arco), rotação e avanço.
6. Trajetórias: o CAM calcula-as e mostra-as.
7. Simulação no próprio CAM.
8. Pós-processador: traduz as trajetórias para o código que a máquina de destino entende.

Parâmetros de maquinagem no CAM

• Profundidade de passe: quanto a fresa desce em cada passagem. Passes menos fundos reduzem o esforço sobre a ferramenta e a fixação.
• Passo lateral (em caixas): quanto a fresa se desloca para o lado entre passagens; nunca maior do que o diâmetro.
• Avanço e rotação: a partir do catálogo, com o fz controlado (capítulo 5).
• Estratégia: concordante ou discordante (capítulo 12).
• Sobremedida de acabamento: deixar uma camada fina para uma passagem final de acabamento.

11. Simulação e teste de programas

Aplicar ferramentas de simulação de funcionamento e teste de programas para fresadoras e multifuradoras CNC é passo obrigatório antes de qualquer programa novo correr sobre material real.

O que a simulação deteta

• Colisões entre a ferramenta, o porta-ferramenta, as ventosas, os grampos e a estrutura da máquina.
• Percursos errados: lado de corte trocado, compensação do raio para o lado errado, contornos abertos.
• Profundidades acima da espessura da peça (furar a peça quando devia ser cego, ou cortar a mesa).
• Ferramentas em falta ou acima da rotação máxima.
• Tempo de ciclo estimado, útil para planear e orçamentar.

Tipos de simulação

• Simulação de trajetórias (linhas do percurso): rápida, mostra o caminho.
• Simulação de remoção de material (a peça "a ser cortada" em 3D): mostra o resultado final.
• Simulação da máquina completa (com ventosas, grampos e cabeças): a única que mostra colisões com a fixação.

Testar na máquina real

1. Corrida em vazio: correr o programa com a origem Z deslocada para cima, de forma que a ferramenta passe acima da peça, confirmando o percurso sem cortar.
2. Execução com redução do avanço (no potenciómetro do comando) na primeira peça, com a mão perto da paragem.
3. Modo bloco a bloco nas zonas críticas (entradas, mudanças de ferramenta).
4. Primeira peça medida com cuidado nas cotas críticas.
5. Só depois de validado, o programa passa à produção e fica registado nas instruções de trabalho.

12. Executar operações de fresagem

Executar operações de fresagem de componentes para carpintaria e mobiliário é uma das três realizações desta UC.

Operações típicas

Concordante e discordante

• Fresagem concordante: o gume entra na madeira no mesmo sentido em que a peça avança em relação à fresa; a apara começa grossa e termina fina. Dá geralmente melhor acabamento e menos arranque de fibras, mas puxa a peça, por isso exige boa fixação.
• Fresagem discordante: o gume entra contra o avanço; a apara começa fina e termina grossa. Tende a levantar fibras, mas empurra a peça contra a fixação.
• Com rotação horária (M03): contornar o exterior de uma peça com G41 (sentido horário à volta da peça) dá concordante; com G42 dá discordante. No interior de uma caixa é ao contrário.

Evitar lascas e queimaduras

• Fresa adequada: compressão em melamínicos de duas faces, descendente quando só a face de cima é vista.
• Entrada em rampa ou em hélice em vez de descer a direito na madeira.
• Passagem de acabamento leve no fim.
• Ferramenta afiada: uma ferramenta gasta lasca e queima.
• fz dentro do intervalo do catálogo.
• Em madeira maciça, atenção ao sentido do fio nos cantos e nos topos (fresar o topo antes do comprimento, para a lasca de saída sair na parte que ainda vai ser cortada).

Sequência de execução

1. Confirmar programa, peça, material e desenho (a versão certa).
2. Confirmar ferramentas no armazém e corretores atualizados.
3. Confirmar a fixação (vácuo no valor normal) e a origem.
4. Fechar as proteções, afastar pessoas da zona de trabalho e usar o EPI previsto.
5. Arrancar o ciclo com o avanço reduzido e acompanhar os primeiros segundos.
6. No fim, limpar a peça e verificar contra o desenho.

13. O Sistema 32

Utilizar o sistema 32 de multifuração com CNC é uma aptidão explícita do referencial e a base da furação normalizada do mobiliário de painel.

Os valores de base

• As laterais dos móveis levam filas verticais de furos Ø5 mm (os "furos de sistema"), com passo de 32 mm entre furos.
• A fila da frente fica habitualmente a 37 mm do bordo da frente da lateral.
• A fila de trás fica a um múltiplo de 32 mm da fila da frente, para que todas as posições caiam na mesma grelha.
• Nos furos de sistema montam-se suportes de prateleira, bases de dobradiça, corrediças e outras ferragens.

O passo de 32 mm e os 37 mm permitem que a mesma lateral, furada sempre da mesma maneira, receba ferragens diferentes, e que as ferragens de muitos fabricantes caibam nos mesmos furos. Manda sempre o catálogo do fabricante da ferragem: há bases, corrediças e dobradiças com cotas próprias.

Outras furações que se cruzam com o Sistema 32

Regra das profundidades das cavilhas

Numa ligação por cavilha, profundidade na face + profundidade no topo = comprimento da cavilha + 1 a 2 mm de folga. Na face, a profundidade tem de deixar material por baixo: num painel de 18 mm, nunca se atravessa.

14. Executar operações de multifuração

Executar operações de multifuração CNC para mobiliário e carpintaria é a terceira realização da UC.

A cabeça de multifuração

• Tem mandris verticais (furos na face) e mandris horizontais (furos nos topos, nas direções X e Y), por vezes uma serra integrada.
• Os mandris verticais estão alinhados com passo de 32 mm, o mesmo do Sistema 32: numa só descida, a cabeça pode furar vários furos de uma fila.
• Os mandris vizinhos rodam em sentidos opostos: montam-se brocas de rotação à direita e à esquerda alternadas, identificadas por cores ou marcas.
• Cada mandril desce por comando próprio: o programa escolhe quais furam em cada posição.

Preparar a multifuração

1. Ler o desenho e listar os furos: diâmetro, profundidade, cego ou passante, face ou topo.
2. Montar em cada mandril a broca certa: diâmetro, tipo (cego ou de passagem) e sentido de rotação.
3. Medir e registar o comprimento de cada broca: uma broca mais curta dá furos menos fundos.
4. Fixar a peça encostada aos batentes que definem a origem.
5. Carregar o programa e simular, confirmando que nenhuma broca desce sobre uma ventosa ou um grampo.
6. Fazer a primeira peça e verificá-la.

Defeitos da furação e causas prováveis

Correr e verificar

• Acompanhar a primeira descida da cabeça.
• Verificar na primeira peça a posição, a profundidade e o diâmetro de cada furo.
• Montar uma ferragem real (dobradiça, cavilha, suporte de prateleira) e confirmar o encaixe.
• Registar o programa validado e os comprimentos das brocas.

15. Verificar o funcionamento dos programas e as peças

Verificar o funcionamento dos programas CNC para a fresagem e multifuração é um critério de desempenho explícito, não uma etapa opcional.

Aparelhagem de medição

Método da primeira peça

1. Medir todas as cotas críticas da primeira peça e registá-las numa ficha.
2. Comparar cada valor com a cota nominal e a tolerância.
3. Se houver desvios, corrigir a causa (programa, corretor, origem, fixação) e repetir.
4. Durante a série, medir peças de amostra com uma frequência definida, não só a primeira.

16. Segurança, saúde no trabalho e EPI

Aplicar as normas de segurança e saúde no trabalho e utilizar os equipamentos de proteção individual são aptidões do referencial e critério de desempenho da UC.

Enquadramento legal (o essencial)

• Decreto-Lei n.º 50/2005: prescrições mínimas de segurança e saúde na utilização de equipamentos de trabalho pelos trabalhadores (o que a empresa e o operador têm de cumprir com a máquina que já está na oficina).
• Decreto-Lei n.º 103/2008: transpõe a Diretiva Máquinas (2006/42/CE) e regula a colocação no mercado das máquinas novas (marcação CE, declaração de conformidade, manual de instruções). O Regulamento (UE) 2023/1230 substitui esta diretiva e aplica-se a partir de 20 de janeiro de 2027.
• Pó de madeira de folhosas (madeiras duras): é agente cancerígeno. A Diretiva (UE) 2017/2398, transposta pelo Decreto-Lei n.º 35/2020, fixou para a sua fração inalável um valor-limite de 2 mg/m³ (média de 8 horas), aplicável desde 18 de janeiro de 2023 (até essa data eram 3 mg/m³).
• Ruído: o Decreto-Lei n.º 182/2006 define valores de ação inferiores e superiores de 80 e 85 dB(A) e um valor-limite de 87 dB(A) para a exposição diária. Acima dos 85 dB(A), a proteção auditiva é obrigatória.

Proteções das máquinas CNC

• Proteções coletivas: tapetes sensíveis à pressão, barreiras ou cortinas de luz, para-choques nas cabeças móveis, vedações e portas com encravamento.
• Paragem de emergência acessível em vários pontos; todos os operadores sabem onde está.
• Aspiração ligada e a funcionar antes de arrancar: captação do pó na origem.
• Nunca entrar na zona de trabalho com a máquina em ciclo, nem desativar um dispositivo de segurança "só por um instante".
• Para manutenção, troca de ferramentas ou limpeza: máquina parada, energia cortada e bloqueada (consignação), segundo o procedimento da empresa.

EPI na operação CNC

17. Normas da qualidade

Aplicar as normas da qualidade quer dizer produzir peças conformes de forma repetível e registada.

• Sistema de gestão da qualidade: muitas empresas seguem a norma ISO 9001, que exige processos definidos, registos, tratamento de não conformidades e melhoria contínua.
• Instruções de trabalho: para cada referência, o programa (nome e versão), as ferramentas, os corretores, a fixação e as cotas a verificar.
• Controlo da primeira peça e controlo por amostragem durante a série.
• Registos: medições, desvios, correções feitas, programa usado. Permitem a rastreabilidade (saber que programa, que máquina e que lote de material produziram cada peça).
• Não conformidade: a peça fora de tolerância é separada e identificada, a causa é investigada e corrigida (ação corretiva) antes de continuar.
• Organização do posto: ferramentas no sítio, programas com nomes e versões claras, bancada limpa (a limpeza também evita erros de fixação).

Erros comuns

• Ler o desenho no método errado (americano em vez de europeu) e furar a face errada.
• Assumir tolerâncias por defeito em vez de as ler na legenda ou nas instruções.
• Usar os mesmos parâmetros de corte para materiais diferentes.
• Montar uma broca no mandril com o sentido de rotação errado: o furo queima e a broca estraga-se.
• Não atualizar o corretor de comprimento depois de trocar ou afiar uma ferramenta.
• Programar uma rotação acima da n max gravada na ferramenta.
• Baixar o avanço "para ficar melhor" e queimar a madeira (fz demasiado baixo).
• Esquecer a sobremedida e ficar sem material para o contorno, ou pôr de mais e desperdiçar.
• Ventosas por baixo de um percurso da fresa ou de um furo passante.
• Confundir G00 com G01 ou G41 com G42 (num contorno exterior, a peça sai com o diâmetro da fresa a menos em cada lado).
• DXF em polegadas ou com contornos abertos importado sem verificação.
• Saltar a simulação e a corrida em vazio num programa novo.
• Medir a origem do Sistema 32 a partir do bordo errado (trás em vez de frente).
• Aceitar uma peça fora de tolerância porque a ferragem "ainda encaixa".
• Entrar na zona de trabalho ou desativar uma proteção com a máquina em ciclo.

Glossário

• Agregado: acessório montado no eletrofuso para furar, fresar ou serrar noutra direção.
• Batente: apoio que posiciona a peça sempre no mesmo sítio e define a origem.
• Broca de furo cego: broca de fundo plano com ponta de centragem, para furos que não atravessam a peça.
• Broca de passagem: broca de ponta cónica (em lança), para furos passantes.
• CAD-CAM: desenho assistido por computador (CAD) seguido da programação de trajetórias (CAM).
• CNC: controlo numérico computorizado.
• Compensação do raio (G41/G42): o comando desvia a ferramenta do raio para um dos lados do percurso programado.
• Concordante / discordante: sentido de corte em que o gume entra a favor / contra o avanço.
• Corretor de ferramenta: valores de comprimento e raio de cada ferramenta guardados no comando.
• Corrida em vazio: execução do programa com a ferramenta acima da peça, sem cortar.
• DXF: formato de troca de desenhos entre CAD e CAM.
• Eletrofuso: motor que roda a ferramenta de fresagem.
• fz (avanço por dente): espessura de apara cortada por cada gume em cada volta.
• Linguagem ISO: linguagem CNC normalizada (ISO 6983), com códigos G, M e coordenadas.
• Multifuradora: máquina que fura várias posições de uma vez com uma cabeça de mandris.
• n max: rotação máxima admissível gravada na ferramenta.
• Nesting: recorte de várias peças num painel inteiro, numa mesa plana de vácuo.
• Placa de sacrifício: placa porosa entre a mesa de vácuo e o painel, que a fresa pode tocar.
• Porta-lâminas: corpo de ferramenta com lâminas substituíveis ou reversíveis.
• Pós-processador: parte do CAM que traduz as trajetórias para o código de cada máquina.
• Pré-código: primeira versão do programa, gerada a partir do DXF, por completar.
• Sistema 32: furação de mobiliário com furos Ø5 em passo de 32 mm, a primeira fila a 37 mm do bordo da frente.
• Sobremedida: material a mais na peça em bruto, retirado pela maquinagem.
• vc (velocidade de corte): velocidade do gume, em m/s: π × D × n ÷ 60 000.
• Zero peça: origem das cotas do programa, na própria peça (G54).

Síntese

Fresar e multifurar com CNC segue sempre a mesma cadeia: interpretar o desenho técnico (normas, vistas, cotas, tolerâncias) → caracterizar o material → selecionar, montar, medir e configurar brocas, fresas e porta-lâminas (vc, fz, n max, sentido de rotação) → definir as dimensões em bruto → programar (ISO, software próprio da máquina ou CAD-CAM, a partir do DXF e do pré-código) → simular e testar → fixar a peça (vácuo, ventosas, grampos, batentes) → fresar e multifurar → verificar e registar. A multifuração de mobiliário assenta no Sistema 32 (Ø5, passo 32, primeira fila a 37 mm). Em todo o processo aplicam-se as normas de segurança e saúde, o EPI e as normas da qualidade. Na dúvida sobre um valor, manda o catálogo do fabricante e o manual da máquina.

Exercícios resolvidos

1. Ordena: (a) simular o programa no software; (b) montar e medir a ferramenta na máquina; (c) interpretar o desenho técnico; (d) fixar a peça e fazer a corrida em vazio; (e) executar a fresagem.

Resolução: c → a → b → d → e. Sem desenho interpretado não há programa; o programa simula-se no software com os dados da biblioteca de ferramentas; a ferramenta real é montada e medida antes da corrida em vazio, que já exige a peça fixada; só então se maquina. (a) e (b) podem trocar entre si, desde que a simulação use os dados reais da ferramenta.

2. Peça final 600×400 mm, sobremedida de 5 mm por lado. Qual o bruto?

Resolução: 600 + 5 + 5 = 610 mm; 400 + 5 + 5 = 410 mm. Bruto: 610×410 mm.

3. O que faz o bloco N30 G01 X100 F800?

Resolução: N30 é o rótulo do bloco; G01 manda deslocar em linha reta a cortar; X100 é o destino em X (100 mm da origem, em G90); F800 é o avanço (em regra mm/min). A ferramenta desloca-se a cortar até X100, a 800 mm/min.

4. Fresa Ø10 mm, z = 2, a 20 000 rpm e F = 8 m/min. Calcula vc e fz.

Resolução: vc = π × 10 × 20 000 ÷ 60 000 ≈ 10,5 m/s. fz = 8000 ÷ (20 000 × 2) = 0,2 mm por dente.

5. Uma ventosa de 140×140 mm trabalha com 0,7 bar de depressão. Que força teórica faz?

Resolução: 0,7 bar = 70 000 Pa; A = 0,14 × 0,14 = 0,0196 m²; F = 70 000 × 0,0196 = 1372 N.

6. Explica o Sistema 32 e porque interessa à multifuração.

Resolução: furos de sistema Ø5 em filas com passo de 32 mm, a fila da frente habitualmente a 37 mm do bordo da frente e a de trás a um múltiplo de 32 mm. A cabeça de multifuração tem os mandris com o mesmo passo, por isso fura vários furos numa descida, e as ferragens de fabricantes diferentes aproveitam os mesmos furos.

7. Numa lateral de 18 mm liga-se uma prateleira com cavilhas 8×35; o furo na face tem 12 mm. Que profundidade no topo da prateleira, com 2 mm de folga?

Resolução: 35 menos 12 + 2 = 25 mm. Na face sobram 18 menos 12 = 6 mm de material.

8. Um contorno exterior foi programado com G42 em vez de G41, com M03. Que muda?

Resolução: a ferramenta continua do lado de fora só se o percurso também inverter o sentido; se o percurso se mantiver no sentido horário, com G42 a ferramenta passa para dentro da peça e o corte (12 mm de largura) fica todo por dentro da linha e a peça sai 24 mm mais pequena em cada medida (276×176 mm em vez de 300×200 mm: o diâmetro da fresa a menos em cada lado). Se se inverter o sentido para manter a ferramenta de fora, a fresagem passa a discordante. A simulação mostra logo o erro.

9. Numa série de laterais, o terceiro furo de cada grupo de cinco sai queimado. Qual a causa provável?

Resolução: a broca do terceiro mandril está no sentido de rotação errado (ou romba). Confirma-se a cor/marca da broca e o sentido do mandril, troca-se, e verifica-se a primeira peça seguinte.

10. Um colega diz "já simulei, posso correr logo em produção". Que lhe respondes?

Resolução: a simulação não confirma a origem medida, o comprimento real das ferramentas nem a posição real das ventosas. Faz-se a corrida em vazio, a primeira peça com avanço reduzido e mede-se antes de libertar a série.