Integração dos sistemas CAD e CAM na geração de programas CNC
Veja a introdução no vídeo Abaixo
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Professor Valdemir Alves Junior. IFSP-GRU
Integração CAD/CAM
A integração entre os sistemas de CAD (Computer-Aided Design) e CAM (Computer-Aided Manufacturing) tem se tornado cada vez mais comum na indústria, especialmente no que diz respeito à usinagem CNC (Controle Numérico Computadorizado). Essa integração permite que o processo de design e fabricação seja mais eficiente e preciso, reduzindo erros e aumentando a produtividade.
O CAD é utilizado para criar modelos digitais de peças e produtos, enquanto o CAM é responsável por gerar os programas de usinagem necessários para a fabricação dessas peças em máquinas CNC. Ao integrar esses dois sistemas, é possível transferir diretamente os dados do modelo CAD para o sistema CAM, eliminando a necessidade de retrabalho e garantindo uma melhor correspondência entre o design e o produto final.
Essa integração CAD/CAM permite que peças com geometrias complexas possam ser usinadas em máquinas CNC, através de programas extensos com milhares de linhas de instrução, o que seria impossível de se fazer manualmente. O comando da máquina CNC pode receber linhas de comando digitadas manualmente em seus teclados, mas esse processo fica inviável quando o tamanho do programa começa a crescer. Um programa de uma peça com geometria complexa, pode chegar a 10 mil, 20 mil ou 50 mil linhas. A integração CAD/CAM transfere os dados dessa geometria feita em CAD, para as instruções de trajetória das ferramentas de usinagem, de uma forma rápida, direta e confiável.
SISTEMAS CAD
O CAD é utilizado para criar o desenho em 2D ou 3D da peça a ser usinada, levando em consideração as dimensões, tolerâncias, acabamento, entre outras especificações. O desenho feito em escala 1:1 no sistema CAD, será mapeado em suas coordenadas, sejam elas em 2D ou 3D.
SISTEMAS CAM
O CAM utiliza essas informações para criar o programa que irá controlar a máquina CNC na fabricação da peça. A trajetória da ferramenta é determinada pela coleta das coordenadas geradas em CAD.
Sistemas CAM
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Coleta de Coordenadas
O CAM utiliza as informações do CAD para criar o programa que irá controlar a máquina CNC na fabricação da peça.
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Determinação da Trajetória
A trajetória da ferramenta é determinada pela coleta das coordenadas geradas em CAD.
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Controle da Máquina CNC
O programa criado pelo CAM controla a máquina CNC durante o processo de fabricação.
PROJETO E FABRICAÇÃO
Comunicação Eficiente
A integração desses processos permite uma comunicação mais eficiente entre os setores de projeto e produção, evitando erros e retrabalhos.
Automatização
Com a automatização do processo de programação, a produtividade pode ser aumentada e os prazos de entrega podem ser reduzidos.
Redução de Erros
A integração CAD/CAM ajuda a evitar erros e retrabalhos, melhorando a qualidade do produto final.
Integração CAD/CAM
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Criação do Desenho
O processo de integração CAD/CAM começa com a criação do desenho da peça no software CAD.
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Geração do Programa
A partir desse desenho, o software CAM cria automaticamente o programa de usinagem.
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Consideração de Parâmetros
O software leva em consideração as características da ferramenta, os parâmetros de corte, a velocidade de avanço, entre outros fatores.
Integração CAD/CAM. Arquivos Tradutores
Criação do Desenho
O desenho é criado a partir de recursos de modelagem, como desenho de linhas, formas, superfícies e sólidos tridimensionais.
Salvamento do Arquivo
O desenho é, então, salvo em um arquivo com um formato que possa ser lido pelo software CAM, como DXF ou DWG em 2D ou Parasolid ou IGES em 3D. São chamados de arquivos tradutores.
Importação e Transformação
O software CAM, por sua vez, importa o arquivo do software CAD e o transforma em uma trajetória de usinagem. Esse processo é feito por meio de uma série de etapas, como seleção das ferramentas de corte apropriadas, definição das velocidades de corte, trajetórias de usinagem, parâmetros de corte e outros dados relevantes.
Integração CAD/CAM Simuladores
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Criação da Trajetória
O software CAM utiliza algoritmos sofisticados para criar a trajetória de usinagem da peça com base no desenho 3D e nas especificações da operação de usinagem.
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Simulação Virtual
A trajetória é então simulada em um ambiente virtual para verificar se todas as operações estão corretas e se o resultado final é o desejado.
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Ajustes e Resimulação
INTEGRAR CAD/CAM SIMULAR Com o programa de usinagem criado, ele pode ser simulado virtualmente para verificar se a usinagem ocorrerá conforme o esperado. Caso seja necessário fazer ajustes, o programa pode ser editado no software CAM e a simulação pode ser executada novamente.
Gerar Código de Usinagem
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Conclusão da Simulação
Uma vez concluída a simulação, o software CAM está pronto para gerar o código de usinagem.
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Geração do Código
O software CAM gera o código de usinagem, que é uma linguagem de programação que controla a operação da máquina CNC. Um dos códigos mais utilizados é o código G.
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Envio para a Máquina CNC
O código é então enviado para a máquina CNC, onde a operação de usinagem é executada com base na trajetória definida pelo software CAM.
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Funções do Código "G"
Aqui abaixo está uma tabela com a descrição das principais funções do código G, normatizados pela ISO 1056:
Essa integração entre CAD e CAM é essencial para garantir a qualidade da usinagem, pois permite que a trajetória de usinagem seja definida com precisão com base no desenho 3D e nas especificações da operação de usinagem.
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Redução de Erros
Isso reduz os erros de usinagem e aumenta a eficiência da produção.
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Eficiência na Produção
A integração CAD/CAM melhora significativamente a eficiência da produção, permitindo uma transição suave do design para a fabricação.
Geração de Código CNC. Código G
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Eixos e Sistemas de Coordenadas
Utilizados para controlar os movimentos ao longo dos eixos e determinar a posição exata da ferramenta em relação à peça a ser usinada.
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Sistemas de Coordenadas Absoluto
A origem é definida em um ponto fixo da máquina CNC, geralmente em um canto da mesa de trabalho.
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Sistemas de Coordenadas Incrementais
As coordenadas são medidas em relação ao último ponto posicionado pela ferramenta.
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Programação ISO. Código "G"
O código G é uma parte da linguagem de programação ISO utilizada em usinagem CNC.
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Estudo das linguagens de programação utilizadas para comandar máquinas CNC, como o G- code e o M-code.
Modelagem 3D
Estudo das técnicas utilizadas para criar modelos tridimensionais no sistema CAD, como modelagem paramétrica, modelagem de superfícies, entre outras.
Simulação de usinagem
Estudo das técnicas utilizadas para simular o processo de usinagem antes da execução real, como a simulação cinemática, simulação de corte e simulação de colisão.
Referências
GABRIEL, F. L. F. Integração CAD/CAM/CAE: O estado da arte. In: Anais do VII Congresso Brasileiro de Engenharia de Fabricação, 2016.
BARRETO, R. B.; CASTILHO, R. H. F. Integração de processos CAD/CAM para usinagem CNC: Um estudo de caso em uma empresa do setor aeronáutico. Revista Produção Online, v. 18, n. 2, p. 333-353, 2018.
CASTILHO, R. H. F.; RUBIN, F. M. Integração de processos CAD/CAM em empresas de usinagem. In: Anais do XXII Congresso Brasileiro de Engenharia Mecânica, 2014.
BRAGA, J. M.; CAMARGO, R. C. F.; CAVALCANTI, M. S. Sistemas CAD/CAM para usinagem CNC: Uma revisão bibliográfica. In: Anais do XVIII Simpósio de Engenharia de Produção, 2011.