Interpolação Linear e Circular em Máquinas CNC





    Interpolação Linear e Circular em Máquinas CNC

    Peças de usinagem em máquinas CNC nem sempre ocorrem com programas de ciclo. Em alguns casos, as coordenadas dos pontos também são tratadas. Nesses casos, entram em jogo os códigos G01, G02 e G03. O primeiro fornece interpolação linear, e os outros dois fornecem interpolação circular. O principal objetivo da interpolação CNC é determinar os interpontos entre os pontos de contorno conhecidos. A interpolação baseada no método de análise numérica melhora a qualidade da usinagem CNC. Também previne perdas e aumenta a produtividade. O cálculo de interpolação que garante o bom funcionamento das ferramentas de corte estende a vida útil da máquina e seus componentes. Neste artigo, compartilharemos informações úteis sobre interpolação linear e circular em máquinas CNC.

    O que é Interpolação?

    Primeiro, vamos falar um pouco sobre interpolação. Resumindo, a interpolação é um método para estimar os valores possíveis entre pontos de valor desconhecido com base na informação disponível. Interpolação, um ramo da matemática aplicada, é basicamente um método de predição. No entanto, esta previsão dá resultados quase perfeitos graças a um conjunto especial de algoritmos. Existem dois tipos principais de interpolação. Uma delas é linear, a outra é interpolação circular. Há também diferentes tipos, como polinômio, trigonometria e interpolação spline. Os métodos de interpolação diferem de acordo com a distância entre dois pontos, o plano em que os pontos estão localizados e outras variáveis. Neste contexto, a interpolação linear e circular em máquinas CNC são dois métodos básicos. Neste artigo, discutiremos esses dois aspectos com suas características básicas.

    O que é Interpolação CNC?

    No processo de usinagem em máquinas CNC, é necessário calcular a posição da ferramenta de corte de acordo com vários pontos intermediários em diferentes momentos. Esse processo é chamado de interpolação CNC. Os parâmetros necessários para a linha de contorno são carregados no programa de processamento. Entre eles, os mais importantes são os pontos de partida e final. Mas não bastam para compreender melhor o perfil da peça. É por isso que é necessário determinar as posições intermédias. Métodos de interpolação linear e circular em máquinas CNC permitem determinar essas posições intermediárias. Assim, a posição das ferramentas de corte em relação à peça de trabalho é claramente revelada. Em outras palavras, ao fazer ajustes de posição em tornos e fresadoras CNC, determinar as coordenadas do cortador em diferentes situações de acordo com a peça de trabalho é chamado de interpolação CNC. Graças a este processo, muitos erros em usinagem parcial são evitados.

    Em peças de usinagem CNC é necessário levar em conta diferentes linhas. De acordo com esta diferença, os cálculos de interpolação diferem. O método de interpolação, dependendo da velocidade de alimentação, clarifica a posição do separador. Assim, a forma da linha de traçado assume a forma adequada. Quando o cálculo de interpolação é feito corretamente, a produtividade do torno CNC e dos centros de usinagem aumenta. Os algoritmos de interpolação desenvolvidos para facilitar os cálculos determinam perfeitamente as posições intermediárias para diferentes linhas. Nesses cálculos, o valor F indica a velocidade de alimentação fornecida. Fc é a taxa de alimentação sintética real. Em um sentido, o cálculo de interpolação linear e circular em máquinas CNC é a conversão do valor F para o valor Fc. No entanto, mesmo o menor erro no algoritmo leva a um desvio do valor Fc que deveria ser.

    Qual é o Índice de Estabilidade?

    Aqueles que se perguntam o que a interpolação CNC é especialmente curioso sobre o índice de estabilidade. Resumidamente, o índice de estabilidade indica a estabilidade do algoritmo de interpolação. É, portanto, uma variável importante no índice de avaliação. Como se sabe, cálculos de algoritmo são operações repetitivas. E cada cálculo, não importa o quão impecável, envolve um certo arredondamento. À medida que o número de repetições aumenta, a quantidade de arredondamento aumenta naturalmente. Além disso, erros de cálculo causam desvios no algoritmo. Neste contexto, o índice de estabilidade refere-se ao fato de os erros de arredondamento e de cálculo não se acumularem na maquinagem a CNC. Quanto mais estável o algoritmo, maior a qualidade da usinagem CNC.

    Como o algoritmo de interpolação é um cálculo repetitivo, ele requer o rastreamento regular de arredondamento e erros de cálculo. Em cada cálculo, ocorre inevitavelmente algum arredondamento. Os cálculos aproximados são muito propensos a erros e desvios a este respeito. Se o operador cometer um erro durante o arredondamento, o resultado será ainda mais impreciso. Por isso é importante observar o índice de estabilidade em cálculos de interpolação linear e circular em máquinas CNC. A probabilidade de desvio é especialmente alta em interpolações não lineares. O erro orbital não deve ser mais do que o comando de movimento mínimo do sistema. Também não deve exceder o equivalente impacto. Quando não são considerados, o deslizamento nos pontos de contorno pode atingir dimensões sérias.

    Aqueles que se perguntam como a interpolação CNC é feita também se perguntam sobre a relação do índice de estabilidade com a velocidade e os eixos na usinagem CNC. Resumindo, se a taxa de síntese é homogênea em interpolação, a quantidade de saída de cada eixo é constante. Isso é chamado de índice de uniformidade da taxa de síntese. Neste contexto, é igualmente necessário ter em conta os eixos CNC e as ferramentas de corte. De fato, a fim de evitar desvios nos movimentos do eixo, é necessário utilizar grandes ferramentas de corte a uma distância próxima em grandes partes. A razão mais importante para isso é que em grandes equipes o compartimento do eixo é grande. Assim, a necessidade de ferramentas longas e finas é reduzida e a possibilidade de erro é reduzida. Quando você leva em conta a velocidade e eixos e ferramentas de corte para interpolação linear e circular em máquinas CNC, a estabilidade de usinagem é otimizada.

    Interpolação Linear em Máquinas CNC

    A interpolação linear, também conhecida como interpolação linear, realiza o movimento de corte em um plano linear. Esta forma de corte está disponível tanto em tornos CNC e em centros de usinagem. A interpolação linear, também conhecida como corte reto, ocorre com códigos G, como em outros processos. De fato, o código G01 é o código de interpolação linear. Na verdade, este é um dos códigos mais comuns a ser usado entre os códigos G. A usinagem em tornos CNC e fresadoras nem sempre ocorre em ciclos. O processamento também ocorre com um sistema de coordenadas de pontos. As máquinas CNC requerem, portanto, interpolação linear e circular. Neste contexto, o movimento de corte linear é um dos movimentos mais comuns no processamento de partes. Os parâmetros C e R, que são usados com o código G01, executam operações de chanfro e raio.

    Código G01 em Interpolação Linear

    Você pode querer fazer usinagem pontual em vez de produzir ciclos para caminhos de ferramentas em sua máquina CNC. Nesse caso, o código que você precisa usar para interpolação linear é G01. Insira este código e seu torno ou centro de usinagem corta direto sem produzir ciclos. G00 ou outro código continua até você inseri-lo. Se você digitar o código G00, a ferramenta de corte começará a funcionar rapidamente em estado ocioso sem remover os chips. Esta é uma situação comum para interpolação linear e circular em máquinas CNC. Se você quiser executar o movimento curvilíneo na peça, deve digitar os códigos G02 ou G03 na tela de comando.

    Entre os códigos G, o código G01 coloca a ferramenta de corte em contato com a peça, removendo chips no plano linear. No entanto, também é necessário inserir o parâmetro F (Feedrate) para que o progresso ocorra. Neste ponto, a interpolação linear não deve ser confundida com posicionamento rápido. Na verdade, o movimento rápido da ferramenta move-se entre duas posições na área de trabalho sem cortar. No entanto, em interpolação linear, com o valor F, formação de contornos ou bolsos, operações de moagem, etc., as operações ocorrem na superfície. Em máquinas CNC, o valor F tem uma propriedade importante no contexto de interpolação linear e circular. Se esse valor não for inserido, a ferramenta de recorte será baseada no valor F usado pela última vez no sistema. A taxa de progresso no comando G01 é relativa ao valor F atual até que você insira um novo valor F.

    Códigos G90 e G91 em Interpolação Linear

    Os códigos G90 e G91, que são usados na fresagem CNC com o código G01, garantem que o movimento é absoluto ou incremental. Destes códigos, o código G90 é o código de programação absoluto. Em tornos CNC, o G90 fornece um ciclo de giro de passagem única com bico afilado ou reto no diâmetro externo ou diâmetro de trabalho. Na programação absoluta para o movimento, é necessário inserir valores X e Z. O código G91 é um código de programação incremental. No entanto, este código só é válido em centros de usinagem CNC. Em vez de usar G91 em tornos, é necessário alterar os nomes dos eixos na linha de comando. Em seguida, quando você seleciona o tipo de movimento, a interpolação linear progride em incrementos. No entanto, é necessário usar valores U e W na programação. Nos centros de maquinagem, G01 pode ser precedido de G90 ou G91.

    Torno CNC G01 Formato:

    • G01 X… Z … F … (Sistema Absoluto)
    • G01 U… P … F … (Sistema Incremental)

    G01 Formato no Centro de Usinagem CNC:

    • G90 G01 X… S … Z … F … (Sistema Absoluto)
    • G91 G01 X… S … Z … F … (Sistema Incremental)

    Chanfro e Maquinagem de raio em Interpolação Linear

    A interpolação em máquinas CNC também é uma questão importante na usinagem de chanfro e raio. De fato, aqueles que se perguntam como interpolar no CNC também estão curiosos sobre o processamento de chanfro e raio. Resumindo, os parâmetros C e R, que são usados nas mesmas linhas, realizam chanfro e raio. Destes, C refere-se à quantidade de cortes de chanfrado. R é a medida do raio. Quando você insere as linhas N antes de G01 na linha de comando, ocorre chanfro na interseção. Quando você insere o valor R em vez do valor C, ocorre o corte do raio. Por exemplo

    • N8 G01 X… S … C … ; N9 G01 X … Y … corta as chanfraduras em C na interseção de N8 e N9. 
    • N8 G01 X… S … R … ; N9 G01 X … Y… corta tantos raios quanto R na interseção.

    Interpolação Circular em Máquinas CNC

    Nesta parte de nosso artigo sobre interpolação linear e circular em máquinas CNC, falaremos brevemente sobre interpolação circular. Na verdade, a interpolação na usinagem CNC não é apenas linear. Também é possível realizar interpolação circular usando os comandos G02 e G03. Estes códigos aplicam-se tanto aos tornos como aos centros de maquinagem. No entanto, os comandos G90 e G91 são usados apenas em centros de usinagem CNC. Além disso, os códigos de interpolação circular funcionam sem problemas em máquinas de dois eixos. Em centros de usinagem CNC com três ou mais eixos, é necessário fazer a seleção do eixo para a interpolação circular. Esta seleção é feita com os códigos G17, G18 e G19.

    Códigos G02 e G03 em Interpolação Circular

    Ambos os códigos realizam interpolação circular em máquinas CNC. A única diferença entre eles é a direção deles. Na verdade, o código G02 funciona no sentido horário (CW). O código G03 fornece movimento de direção reversa (CCW). É possível usar esses códigos para cortes de raio ou arco, bem como corte circular. Esses códigos mantêm a interpolação circular até que o comando G00 ou G01 chegue. Para alternar de interpolação circular para interpolação linear, você precisa digitar o comando G01. Uma característica comum para interpolação linear e circular em máquinas CNC é o valor F. Se você não inserir um novo valor F antes de iniciar o processo, o sistema trabalhará com o valor F atual

    Códigos G90 e G91 em Interpolação Circular

    Quando os códigos G02 e G03 são usados em usinas CNC juntamente com os códigos G90 ou G91, o movimento prossegue absoluta ou incrementalmente. Tal como acontece com a interpolação linear, o código G90 fornece um progresso absoluto e o código G91 fornece um progresso incremental. No entanto, uma vez que estes códigos não podem ser utilizados em tornos, é necessário alterar os nomes dos eixos em linha.

    Torno CNC G02 Formato:

    • G02 X… Z … F … (Sistema Absoluto)· G02 U… P … F … (Sistema Incremental)

    Formato G02 e G03 no Centro de Usinagem CNC:

    • G90 G02 X… S … Z … F … (Sistema Absoluto No Sentido Horário)
    • G91 G02 X… S … Z … F … (Sistema Incremental No Sentido Horário)
    • G90 G03 X… S … Z … F … (Sistema absoluto no sentido anti-horário)
    • G91 G03 X… S … Z … F … (Sistema Incremental No Sentido Anti-Horário)

    Seleção de Plano e Parâmetros Auxiliares em Interpolação Circular

    Os códigos G02 e G03 efetuam basicamente uma interpolação circular em dois eixos. Portanto, você não precisa fazer a seleção do plano durante o uso de uma máquina CNC de dois eixos. Se a sua máquina tem um número maior de eixos, então você precisa selecionar um plano. Três códigos G estão disponíveis para fazer esta seleção. Esses códigos e suas tarefas são os seguintes:

    • G17: Seleciona planos X-Y.
    • G18: X-Z faz a seleção do plano. 
    • G19: Faz a seleção do plano Y-Z.

    Quando você usa interpolação circular com o parâmetro R, ocorre o processamento do raio. Neste caso, você determina diretamente a quantidade de R. No entanto, o parâmetro R é insuficiente para determinar o centro do raio. Parâmetros auxiliares também são importantes no contexto de interpolação linear e circular em máquinas CNC. Hoje, em muitos dos centros de usinagem CNC, é possível usar parâmetros auxiliares para determinar o centro do raio. Esses parâmetros são representados pelas expressões I, J e K. O seu significado é o seguinte:

    • I: Mostra a distância do ponto inicial da difusão ao centro no eixo x. 
    • J: Mostra a distância do ponto inicial da difusão ao centro no eixo Y.
    • K: Mostra a distância do ponto inicial da difusão ao centro no eixo Z.

    O que Devo Prestar Atenção Durante a Interpolação em Máquinas CNC?

    • Para interpolação linear e circular em máquinas CNC, em primeiro lugar, é necessário inserir os valores corretos. Os códigos G01, G02 e G03 e os códigos G90 e G91 são os códigos mais importantes neste contexto. Como você deve usar esses códigos depende do tipo de máquina que você tem e da natureza da operação que você quer fazer.
    • Ao usar códigos G para interpolação linear e circular em CNC, é importante lembrar o parâmetro F. Na verdade, a menos que você insira um novo valor F, o sistema trabalhará com o valor F atual. 
    • Você não deve fazer o menor erro de cálculo ao converter F para Fc para interpolação. Caso contrário, infelizmente, ocorre um desvio no algoritmo de interpolação. A otimização do índice de estabilidade reduz o risco de erros. 
    • Desvios em Fc fazem com que F flutue após um tempo. Essas ondas ascendentes ou descendentes às vezes atingem níveis sérios. Isso leva a uma perda de qualidade e eficiência na usinagem CNC. Ele também encurta a vida útil da máquina.
    • Se a sua máquina faz muito ruído enquanto trabalha, pode ser devido a erro de cálculo de interpolação linear e circular em máquinas CNC. Nesses casos, a vida útil da máquina de corte é encurtada. Se o valor de Fc estiver correto, a máquina CNC continua a usinagem suave e silenciosamente.