Tempo
inverso (Inverse time)
Por
Américo Luiz de Azevedo
O
movimento de um ou mais eixos em máquinas CNC inclui pelo
menos três modalidades de avanço.
Por exemplo:
-
G93
indica que os valores de F (avanço) devem ser considerado
em tempo inverso "Inverse Time".
-
G94
indica que os valores de F (avanço) devem ser considerado
em milímetros por minutos.
-
G95
indica que os valores de F (avanço) devem ser considerado
em avanço por dente.
Quando um movimento
programado requer movimentar múltiplos eixos lineares,
os eixos movem-se simultaneamente ao longo de um vetor na direção
do ponto inicial para o final deste movimento, a taxa de avanço
para cada eixo é selecionada automaticamente pelo controle
de tal maneira que o avanço informado no bloco se dê
neste vetor.
Este
tópico tratará especificamente sobre o avanço
que atua com o código G93 (Inverse time)
Tempo inverso é na realidade um modo de informar ao controle
CNC qual parte da ferramenta deverá ter o avanço
estipulado pelo programador, pois, quando o programador está
desenvolvendo o programa CN no CAM ele estipula o avanço
em "mm/min." ou "pol/min.", Porém,
em geral o CADCAM não sabe em caso de usinagem que envolve
eixos giratórios e lineares onde estará a ponta
da ferramenta em relação ao centro de giro.
No exemplo abaixo poderemos perceber que em caso de movimento
giratório cada ponto da ferramenta desenvolve uma velocidade.
Perceba que se uma ferramenta como esta, executar um movimento
do tipo giratório de 90 graus, e este movimento demorar
4 segundos, cada ponto dela terá uma velocidade, vejamos
como se calcularia estas velocidades:
Cálculo
do valor da distancia percorrida de cada ponto da ferramenta.
O perímetro
de uma circunferência mede R, como o movimento dos pontos
é apenas 90 graus teremos que a distancia percorrida de
cada ponto é R/4; assim teremos:
Corda
1 = 3,14 x150/4 = 117,75 mm
Corda 2 = 3,14 x250/4 = 196,25 mm
Corda 3 = 3.14 x350/4 = 274,75 mm
Cálculo
da velocidade de cada ponto.
V(P1)
= 117,75 /4 Ò V(P1)= 29,438mm/s
V(P1) = 196,25/4 Ò V(P1)= 49,063mm/s
V(P1) = 274,75/4 Ò V(P1)= 68,688mm/s
Isto
significa que no modo de tempo inverso se FRN (Feed Rate Number)
for igual a F1/4s Ò F0,250 a velocidade na ponta desta
ferramenta será de aproximadamente 69mm/s
O
código G93 indica ao controle que o método de avanço
descrito em "F" a partir dele será entendido
como interpolado no método do tempo inverso, ou seja, os
valores que aparecerem após o F deverão ser entendido
como o inverso do tempo para se executar o bloco na máquina
em segundos.
Exemplo:
Se um bloco for executado em 20 segundos o valor que aparecerá
após o F será = 1/20, ou seja, "F0,05"
O
G93 poderá estar ativo em quaisquer situações
a seguir, tais como: Um movimento comandado pelo modo G01, um
movimento rotativo (dos eixos A, B ou C) ou ainda a qualquer combinação
destes movimentos ou um movimento em movimentação
circular em G02 ou G03.
A
seguir uma lista de regra sobre o uso do código G93.
1) O
G93 é cancelado:
- G94 , ativação
do código de avanço por minutos.
- G95 , ativação
do código de avanço por dente;
- M02, código
de fim de programa;
- ":",
pelo sinal de dois pontos que também indica fim ou início
de um programa
b) Quando se desliga
o controle. Ao se ligar novamente o código que estará
ativo será o G94, pois este é o código Default
para o modo de avanço.
c) Por um Reset no
sistema.
2)
Um novo F deverá ser programado sempre que o valor do tempo
inverso for modificado não sendo obrigatório se este
permanecer, ou seja, o valor de F deve ser considerado como modal.
Em geral
os valores de FEEDRAT para op G93 deverão estar entre 0,001
e 9999.999 dependendo da marca e modelo do comando.
Os valores de F podem ser calculados com a seguinte formula:
Onde:
- V= velocidade em
Polegadas ou Milímetros;
-
SL
(Span Length) = Distancia do centro de giro a ponta da ferramenta
em caso de pelo menos um movimento de eixos angular ou distancia
percorrida pela ferramenta em caso de movimentos em 3 eixos
lineares ou menos.
As chaves para a
formula anterior:
SL=DX
- Ou a distancia entre
os pontos iniciais e finais poderia ser a distancia de movimentação
entre a diagonal de um retângulo para dois eixos lineares.
- Ou a distancia entre
os pontos iniciais e finais poderia ser a distancia de movimentação
entre a diagonal de um paralelepípedo para três eixos
lineares.
Nota:
- Quando em modo G93
não se pode usar ciclos fixos do G81 ao G89.
- A letra "D"
quer dizer delta (ou seja, a distancia entre os pontos iniciais
e finais)
Cálculo do
FRN (Feed Rate Number)
Para
calcular o FRN, determine a distancia a ser cumprida pela ferramenta
no determinado bloco (SL) como descritos acima, considerando que
o movimento será em Y (eixo linear) e B (eixo Angular).
Onde:
- DY= distancia percorrida
no eixo Y;
- BSL (B Span Length)
= Distancia percorrida pelo eixo B.
O cálculo de
BSL é igual ao comprimento do arco definido pela rotação
do ponto de contato da ponta de ferramenta até o centro do
giro do arco; e pode ser definido pela seguinte formula.
Onde:
- 0,01745 = constante
para converter graus em radianos.
- R = Raio de corte
(Centro de giro até ponta da ferramenta).
- B1 = Ângulo
de rotação em centésimo de graus.
Veja abaixo um exemplo numérico:
a) Distancia entre
o centro de giro e a ponta da ferramenta = 100.000mm
b) Avanço programado = 1000mm/min
c) Posição (1) inicial: X100.000 Y 0.000 Z200.000
B 0.000
d) Posição (2) final : X100.000 Y50.000 Z200.000 B20.000
e) Distancia percorrida pela ponta da ferramenta:
X=0mm ; Y=50mm; Z=0mm e B=20 graus.
Considerando as formulas,
teremos:
Usando o valor calculado
de SL, que significa a distancia percorrida do ponto 1 até
o ponto 2com avanço de 100 mm/minutos pode se determinar
o valor do Feed Rat Number do seguinte modo:
Para se
saber o tempo de execução deste movimento:
- FRN=1/tempo
de execução [segundos]
- Tempo de execução
[segundos] = 1/FRN
- Te = 71,4 segundos
Exemplo gráfico da situação demonstrada acima.
Quando um eixo rotativo
movimenta-se em conjunto com dois ou mais eixos lineares, o cálculo
torna-se muito complexo.
Na maioria dos casos, é possível se definir um valor
muito próximo a distancia percorrida verdadeira da ferramenta,
usando-se a formula a seguir:
Está distancia
poderá ser então usada na formula seguinte:
O eixo rotativo moverá
a uma gama de avanço no qual resultará em um movimento
rotativo uniforme através da distancia linear. Durante este
evento se o movimento rotativo não puder ser completado no
tempo estabelecido para o movimento linear por limitações
de velocidades da máquina, isso acarretará numa redução
do avanço linear e assim se permitirá mais tempo para
que o movimento rotativo se complete.
Em havendo a combinação dos eixos A e B o avanço
será o fator limitante em se tendo o linear ou rotativos
movimento completado ao mesmo tempo.
O avanço usado deve ser dentro da gama de avanço da
máquina, use a seguinte formula para o avanço rotativo.
Cálculo do RR
(Rotary Rate):
Onde :
- B = Variação
da rotação em Graus;
- ET = Tempo de execução
(s)
É
necessário verificar se o RR está dentro do range
de velocidades para o eixo B, com isto vimos que para os cálculos
mais complexos o processador fará os cálculos aproximados
e verificará se os valores dos avanços para os eixos
rotativos estão dentro da gama de avanço possíveis
para tal eixo na máquina.
Caso o valor calculado não esteja é necessário
calcular um novo avanço dentro dos limites.
Na tabela abaixo uma
demonstração de como converter minutos e segundos
em centésimos de graus.
O menor valor aceito
em centésimo de graus é 0,001
Exemplo de conversão
Graus/Minutos /Segundos em centésimo de graus:
Converter 80 17´ 23"em centésimos de graus.
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