Guia de programação CNC para principiantes: Como programar uma máquina CNC

Pretende transformar um bloco de metal numa peça útil? Quer fazê-lo com grande precisão? Quer dizer a uma máquina potente exatamente o que fazer? É disso que se trata a programação CNC. É a linguagem que lhe permite falar com uma máquina CNC. Este guia foi concebido para quem está a começar. Aprenderá os primeiros passos. Passaremos de uma ideia básica a um objeto acabado. Vamos explicar este assunto complicado de uma forma simples. Este é o teu primeiro passo para te tornares bom numa competência útil. Esta competência é importante para fazer coisas hoje em dia.

O que é uma máquina CNC e como funciona?

Em primeiro lugar, vamos falar sobre a máquina em si. Uma máquina CNC é uma ferramenta gerida por um computador. CNC significa Controlo Numérico Computadorizado. Pode pensar-se nela como um robô muito inteligente e forte. Na antiga forma de fazer as coisas, chamada maquinagem manual, uma pessoa com muita habilidade tinha de fazer girar rodas. Também tinha de puxar alavancas para cortar os materiais. O operador controlava todos os movimentos da máquina.

Fazer isto à mão exigia muita perícia. Também era necessário prestar muita atenção aos pequenos pormenores. Cada peça era um pouco diferente. Uma máquina CNC muda tudo isso. Esta máquina não utiliza controlos manuais. Em vez disso, segue uma lista de instruções de um computador. Estas instruções, designadas por programa CNC, dizem à máquina exatamente para onde se deve deslocar. Dizem-lhe também a que velocidade deve ir e o que deve fazer. Isto permite que a máquina faça o seu trabalho sozinha. Pode cortar e moldar metal, plástico ou madeira. Fá-lo com uma precisão espantosa. Esta forma de fazer coisas é utilizada em muitos sítios que constroem produtos. Por exemplo, é utilizada no sector aeroespacial e no fabrico de capas para telemóveis. A máquina pode fazer a mesma peça milhares de vezes, e cada uma delas ficará exatamente como deve ser. Este é o poder de uma máquina controlada por computador.

Então, em que consiste a programação CNC para principiantes?

Agora já tem uma ideia do que a máquina faz. Então, o que é a programação CNC? É o trabalho de escrever as instruções para a máquina CNC. O programador é o utilizador. Cria um ficheiro de computador com código. Este ficheiro é como um conjunto de planos para a máquina. Este código diz à máquina todos os passos que ela precisa de dar.

É muito semelhante à programação informática. Mas não se está a criar software. Está a fazer um objeto real que pode segurar. A máquina lê as suas instruções. Depois, faz os trabalhos de corte e modelação. Para um principiante, a ideia de escrever código pode parecer muito difícil. Mas não precisa de se preocupar. Este guia de CNC está aqui para o ajudar a começar a aprender. O trabalho de programação pode ser dividido em passos simples. Começa-se com uma ideia ou um simples desenho. Depois, utiliza-se um software para transformar essa ideia numa linguagem que a máquina possa compreender. Este guia de programação CNC mostrar-lhe-á como executar estes passos. Aprenderá a fazer com que a máquina crie a forma exacta que pretende.

Quais são os dois principais tipos de programação CNC?

Há duas formas principais de falar com uma máquina CNC. A primeira forma é também a mais comum. É a utilização do código G. A segunda forma é designada por programação em conversação. Cada forma de programação tem aspectos positivos e negativos. Um bom programador sabe qual delas utilizar para cada trabalho.

O código G é a linguagem principal de quase todas as máquinas CNC. Trata-se de uma lista de códigos. Estes códigos começam com a letra "G" ou "M". Cada código é uma instrução especial. Por exemplo, G00 diz à máquina para se mover o mais rápido possível. G01 diz à máquina para se mover em linha reta a uma velocidade escolhida por si. Quando se escreve o código G à mão, tem-se controlo total sobre a máquina. É ótimo para fazer peças muito detalhadas. Mas, escrever um programa longo à mão pode levar muito tempo.

A programação em conversação é uma opção mais fácil de utilizar. Está frequentemente integrada no painel de controlo da máquina CNC. Em vez de escrever linhas de código, o operador ou programador apenas responde a perguntas num ecrã. A máquina perguntará a forma, o tamanho e o tipo de corte que pretende. Depois, a máquina escreve o programa de código G por si. Esta forma de conversação é óptima para trabalhos que não são muito difíceis. É uma excelente forma de aprendizagem para um principiante.

Porque é que o sistema de coordenadas é a base para o seu programa de código G?

Pense em dar a alguém indicações para chegar a sua casa. Usaria palavras como "esquerda", "direita", "para a frente" e "para trás". Uma máquina CNC também precisa de direcções. Mas utiliza um mapa matemático chamado sistema de coordenadas. Este sistema é como uma grelha desenhada sobre a área de trabalho da máquina. O sistema mais utilizado é o sistema de coordenadas cartesianas. Utiliza um eixo X, Y e Z. Isto ajuda a máquina a encontrar qualquer ponto num espaço 3D.

Cada direção na sua programação CNC diz à ferramenta de corte onde ela deve ir nesta grelha. Por exemplo, um comando pode dizer, "Mova a ferramenta para a coordenada X5, Y10." A máquina sabe exatamente onde fica esse ponto. Se não compreender bem o sistema de coordenadas, não pode programar uma máquina CNC. Cada forma, furo e corte é descrito pelos seus pontos na grelha. Acertar esta parte é o primeiro passo para fazer uma boa peça. A máquina precisa deste mapa de formas para funcionar corretamente.

Como é que o software CAD ajuda um programador a conceber uma peça?

Antes de dizer a uma máquina como fazer algo, é necessário ter um plano. No CNC, esse plano começa com um desenho num computador. É aqui que se utiliza o software CAD. CAD significa Computer-Aided Design (desenho assistido por computador). É um tipo de software que o ajuda a criar um modelo 2D ou 3D da sua peça no ecrã do seu computador. Pode pensar nele como uma prancheta de desenho muito moderna.

Um programador utiliza um software CAD para desenhar a peça. O desenho mostra a forma e o tamanho exactos. Com estas ferramentas, é possível criar formas muito pormenorizadas e complicadas. O software CAD mais popular inclui o AutoCAD, SolidWorks, CATIA e produtos da PTC. Esta etapa de criação de um modelo é a parte divertida e criativa da programação CNC. Permite-lhe desenhar a sua peça no computador. Pode torná-la perfeita antes de cortar qualquer material real. Quando o modelo 3D estiver concluído, está pronto para o passo seguinte.

Este modelo 3D do software CAD é o plano principal. A máquina utilizará este plano para fabricar a peça real. Quando o desenho é feito corretamente na fase de CAD, poupa-se muito tempo. Também evita que haja desperdícios mais tarde. Pode verificar todas as medidas e todos os ângulos no próprio ecrã. Isto é muito mais fácil do que encontrar um erro depois de a máquina já ter começado a cortar o material.

Como é que se passa do desenho às instruções da máquina utilizando CAM?

Tem um ótimo modelo 3D no seu software CAD. Mas como é que transforma esse desenho em instruções para a máquina CNC? Para isso, é necessário outro tipo de software. É aqui que o software CAM é tão importante. CAM significa Computer-Aided Manufacturing (fabrico assistido por computador). Este software é como uma ponte. Liga o seu desenho à máquina real.

O software CAM olha para o seu modelo CAD e ajuda-o a planear o processo de maquinação. O utilizador indica ao software quais as ferramentas de corte a utilizar. Diz-lhe também a velocidade de corte e a profundidade dos cortes. O software utiliza então esta informação para calcular os percursos das ferramentas. Um percurso de ferramenta é o caminho exato que a ferramenta de corte seguirá para dar forma à peça. A utilização de CAM é uma parte muito importante da programação CNC moderna. O software converte os ficheiros CAD em código que a máquina pode ler.

Depois de ter configurado todos os detalhes, o software CAM cria o código G para si. Ele escreve todas as linhas de código sozinho, que podem ser centenas ou milhares de linhas. Isto poupa muito tempo quando comparado com a programação manual. Também reduz a probabilidade de cometer um erro. Um software CAM popular como o Mastercam ou o módulo CAM no CATIA pode lidar com trabalhos muito difíceis. É uma ferramenta muito útil para qualquer programador CNC.

A seleção de ferramentas é uma parte importante da programação de uma máquina CNC?

Sim, é muito importante. Escolher as ferramentas de corte corretas é um dos passos mais importantes da programação. O seu software CAM pode criar percursos de ferramenta perfeitos. Mas se utilizar a ferramenta errada na máquina, acabará por ter uma peça defeituosa. Pode até partir a ferramenta ou danificar a própria máquina. A ferramenta que escolher depende de muitas coisas. Estas incluem o tipo de material que está a cortar, a forma que precisa de fazer e a velocidade a que quer que a máquina trabalhe.

Existem milhares de tipos diferentes de ferramentas de corte. Há brocas para fazer furos. Há fresas de topo para cortar ranhuras e bolsas. E há ferramentas especiais para fazer formas especiais. Cada ferramenta é feita para fazer um determinado trabalho. Como programador, tem de indicar à máquina qual a ferramenta a utilizar para cada passo do trabalho. No programa CNC, um código "T" seguido de um número diz à máquina para obter uma determinada ferramenta.

É muito importante fazer a escolha correta. Por exemplo, a ferramenta que se utiliza para cortar plástico macio é muito diferente da ferramenta que se utiliza para cortar aço duro. Um bom programador sabe como funcionam as diferentes ferramentas. Também sabe como as utilizar da melhor forma. Aprenderá isto com a prática, e é uma competência fundamental para se tornar bom quando aprender a programar CNC. Sem a seleção correta das ferramentas, mesmo a melhor máquina CNC não pode fazer bem o seu trabalho.

Como pode simular o seu programa para evitar erros?

Digamos que acabou de passar horas a escrever um programa para uma peça complicada. Coloca o programa numa máquina CNC muito cara e carrega no botão "Start". De repente, ouve-se um estrondo muito forte. A ferramenta atingiu a peça ou o dispositivo que a segurava. Este é um erro muito dispendioso. A boa notícia é que existe uma forma de evitar que isto aconteça. Chama-se simulação.

Os softwares CAM mais recentes possuem uma ferramenta de simulação. Esta ferramenta permite-lhe ver um vídeo da sua máquina CNC. O programa será executado no ecrã do computador. Pode ver a ferramenta a mover-se. Pode vê-la a cortar o material e a dar a forma final. Esta simulação mostra-lhe exatamente o que a máquina irá fazer. Pode ver tudo antes de utilizar a máquina real. É uma verificação de segurança muito importante no processo de programação.

Enquanto observa a simulação, pode procurar eventuais problemas. A ferramenta embate em algo que não é suposto? A forma final está correta? As velocidades de corte são demasiado rápidas? Pode encontrar e corrigir estes erros no computador, o que não custa nada. A sua correção na máquina real pode custar muito dinheiro. Deve sempre simular o seu programa. É um passo fácil que lhe poupará muito tempo, dinheiro e preocupações.

O que é o pós-processamento e porque é que é o passo final?

Criou os seus percursos de ferramenta no software CAM. Também efectuou uma boa simulação. Está quase pronto para enviar o seu programa para a máquina CNC. Mas há um último passo de software muito importante. Este passo chama-se pós-processamento. Diferentes máquinas CNC e os seus controladores falam tipos de código G ligeiramente diferentes. Um código que funciona bem numa máquina pode não funcionar de todo noutra.

O pós-processador é uma pequena ferramenta dentro do seu software CAM. A sua função é transformar a informação geral do percurso da ferramenta no tipo de código G especial que a sua máquina compreende. Quando estiver a usar o software CAM para fazer o código, escolherá um pós-processador que é feito para o seu modelo exato de máquina CNC. Por exemplo, uma máquina Haas necessita de um pós-processador diferente de uma máquina com um controlador Fanuc.

Este passo assegura que o programa de código G será executado sem qualquer problema na sua máquina. O passo de pós-processamento cria o ficheiro de texto final que contém todo o código G. Pode então guardar este ficheiro numa unidade USB ou enviá-lo através de uma rede para a sua máquina CNC. Se saltar este passo, a sua máquina pode não compreender os comandos. Isto pode levar a erros, ou a máquina pode nem sequer executar o programa. É o elo fundamental que faz com que o design e o fabrico funcionem em conjunto sem problemas.

Como é que se pode ser bom no sistema de coordenadas de trabalho na sua máquina?

A máquina tem o seu próprio sistema de mapas, que se chama "coordenadas da máquina". Mas quase nunca o vai utilizar. Em vez disso, irá configurar um Sistema de Coordenadas de Trabalho (WCS). O WCS permite-lhe escolher um "ponto zero" útil no seu bloco de material. Este ponto é normalmente um canto ou o centro da peça. A configuração correta deste ponto é uma das tarefas mais importantes para o operador da máquina.

O programa de código G que escreveu utiliza este ponto zero como ponto de partida. Quando o seu código diz "G01 X1.0", significa realmente "afaste-se uma polegada do ponto zero que definiu". Para definir o WCS, o operador utiliza uma sonda especial ou uma ferramenta manual para tocar nos lados do material. Isto indica à máquina onde a peça se encontra na sua área de trabalho. A máquina guarda então este ponto como um desvio de trabalho, que é normalmente G54.

Porque é que isto é tão importante? Permite-lhe colocar o seu material praticamente em qualquer lugar na mesa da máquina e continuar a executar o mesmo programa. A máquina saberá sempre onde está o "zero" da sua peça. Para um principiante, aprender a definir o sistema de coordenadas de trabalho é uma competência básica e necessária. Este sistema liga o trabalho de programação CNC do computador à máquina real. Assegura que o primeiro corte acontece exatamente no local certo.

Principais conclusões para lembrar

• A programação CNC consiste em dar instruções a uma máquina. Indica a uma máquina como se deve mover para cortar e fazer uma peça.
• Comece com um desenho num software CAD. É aqui que se faz um modelo 2D ou 3D do objeto que se pretende criar.
• Utilizar o software CAM para criar percursos de ferramentas e código G. O software CAM transforma o seu desenho numa linguagem que a máquina pode ler.
• Existem duas formas principais de programar. Pode escrever código G à mão para um controlo total ou utilizar a programação em conversação para trabalhos fáceis.
• O sistema de coordenadas é como um mapa. A máquina utiliza os pontos X, Y e Z para saber para onde tem de ir.
• Verifique sempre primeiro o seu programa com uma simulação. Esta verificação no computador evita erros dispendiosos e falhas na máquina real.
• O pós-processamento prepara o código para a sua máquina. Este último passo garante que a sua máquina específica compreende todos os comandos.