Structure as a Definition

Definição da sequência de trabalho

Em primeira instância, importou-se, no formato IGES, o modelo CAD representativo da geometria a obter – criado pelo CEIIA - para a área gráfica do PowerMILL® _{Ultimate 2020.}

Em seguida, foi definido um plano de trabalho no centro do componente, de forma a permitir a criação adequada do bloco de material. Este foi calculado automaticamente pelo programa CAM, na forma de “caixa” e a partir das dimensões do modelo CAD importado. Determinou-se, assim, que as dimensões mínimas para maquinar a peça são 301 mm x 201 mm x 123 mm – Figura 18.

28 O sistema de fixação a utilizar durante a maquinagem do bloco de alumínio 7075 consiste numa prensa de fixação com design em dovetail. Esta fixture exige a preparação prévia do bloco metálico, devendo definir-se um excesso de material na região que é fixa à prensa. Deste modo, na etapa de definição do bloco, adicionaram-se 6,5 mm no sentido negativo do eixo do z, dos quais 1,7375 mm devem ser removidos na operação de facejamento. Para a face de topo do bloco também foi planeada uma operação de facejamento para garantir a planeza, pelo que no sentido positivo do eixo do z foram adicionados 3,5 mm, sendo 2 mm removidos no facejamento. Foram também adicionados 3 mm nos eixos do x e do y. Assim, o bloco metálico criado aduz as dimensões de 304 mm x 204 mm x 133 mm, como se verifica na Figura 19.

Como referido, o bloco deve ser previamente maquinado de forma a garantir a sua correta fixação na prensa RWP-006SS. Assim, foi criado um bloco a partir da importação de um modelo triangulado, criado no software CAD PowerShape (ver Figura E.1). A utilização deste tipo de bloco permite criar e simular percursos que traduzem a realidade com maior rigor. Assim, a programação em PowerMILL das estratégias de maquinagem para obtenção da geometria do componente serviu-se do bloco evidenciado na Figura 20 e do plano de trabalho “zero peça” definido no topo do bloco. Na Figura 21 encontra-se a representação 3D-CAD da máquina-ferramenta DMU 60 eVo Linear e a respetiva montagem da peça na mesa de trabalho.

Para dar conclusão à definição do setup, calculou-se a área segura em que a ferramenta de corte pode mover-se em avanço rápido (trajetória realizada pela ferramenta de corte entre dois pontos no menor tempo possível) sem provocar danos no material. No seguimento da sequência de trabalho de programação em PowerMILL, criaram-se as ferramentas de corte selecionadas (Anexo E).

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Facejamento e Desbaste

De forma a garantir a planeza da face superior do bloco metálico, foi realizada uma operação de facejamento. No PowerMILL criaram-se percursos de Fresamento de Face e

Figura 21 – Representação 3D da máquina-ferramenta DMU 60 eVo Linear e da peça posicionada na mesa de trabalho Figura 20 - Dimensões e representação do bloco previamente maquinado

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Fresamento de Face de Figura (Raster e em Offset – ver Anexo F), a fim de comparação e

determinação do percurso mais eficiente, aplicando-se os dados de corte apresentados na Tabela 21. Em seguida, gerou-se um programa CN contendo a trajetória selecionada a fim de determinar a sua percentagem de otimização e tempo de maquinagem final.

Tabela 21 – Valores dos parâmetros de corte aplicados na operação de facejamento da face superior

Velocidade de rotação Avanço por dente Profundidade de corte Largura de corte

5350 rpm 0,177 mm/dente 2,0 mm 40,8 mm

Em seguida, foi definido o desbaste do bloco, cujo objetivo passa por remover a maior quantidade possível de material, num curto espaço de tempo. No entanto, a geometria contém uma cavidade, cujo desbaste não é possível realizar com recurso ao plano de trabalho “zero-peça”. Assim, foi relevante criar uma fronteira que contivesse as superfícies e arestas da cavidade e definir um novo plano de trabalho, com o eixo do z alinhado com a geometria em questão, como pode ser observado na Figura 22. A programação do desbaste foi dividida em duas partes – desbaste da cavidade e desbaste da estrutura –, programando-se o desbaste da cavidade em primeiro lugar. Prosseguiu-se com a definição dos parâmetros da estratégia de Desbaste do Modelo, cujos valores foram determinados no desenvolvimento do capítulo 3.2.5.1. e foram programadas diferentes estratégias de desbaste - Offset Tudo, Offset Modelo, Raster e Vortex (a partir do material e a partir do modelo), de forma a encontrar-se a estratégia que permite minimizar o tempo de maquinagem. Em ambas as estratégias de desbaste foram definidos valores de sobremetal igual a 1,0 mm. Note-se que foi ativada a opção de Corte Escalonado para minimizar a formação de “castelos” de material que podem danificar as ferramentas de corte em estratégias de maquinagem posteriores.

Após a criação e simulação das trajetórias foi gerado um programa CN com um pós- processador Heideinham, compatível com o do centro de maquinagem DMU 60 eVo Linear. Em seguida, o código foi exportado para o software Eureka Chronos, onde foi otimizado.

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Redesbaste

Como mencionado no subcapítulo 3.2.5.2., os objetivos primordiais da realização do redesbaste consistem: na remoção do excesso de material em zonas não acessíveis à ferramenta utilizada nas operações de desbaste; e na preparação da superfície para as estratégias de acabamento, possibilitando a minimização da rugosidade superficial. Após a criação e cálculo do Modelo Maquinado exibido na Figura 23, verificou-se que as regiões inclinadas e os cantos apresentam uma maior quantidade de material restante, logo tornaram-se o foco das operações de redesbaste. Em todas as operações de corte definiu- se um valor de sobremetal igual a 0,5 mm.

Assim, criaram-se as fronteiras assinaladas na Figura 24 e geraram-se diferentes percursos recorrendo às estratégias disponibilizadas pelo PowerMILL na seccção de

Acabamento. De entre as estratégias disponíveis, selecionaram-se as apresentadas na

Tabela 22. Por fim, comparam-se o aspeto visual resultante da simulação em ViewMILL, os tempos de maquinagem estimados e a percentagem de otimização obtida no Eureka Chronos.

Figura 23 – Modelo maquinado após realização das operações de desbaste

Figura 24 - Fronteiras a partir das regiões que necessitam de ser submetidas a redesbaste

A

B

C

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Tabela 22 – Estratégias de redesbaste a programar para cada fronteira

Fronteira A B C D

Estratégias a aplicar

Inclinado e Raso Inclinado e Raso Inclinado e Raso Inclinado e Raso

Z Constante Z Constante Z Constante Z Constante

Z Constante Otimizado Z Constante Otimizado Z Constante Otimizado Z Constante Otimizado 3D Offset Acabamento

Esta etapa do processo de maquinagem é crítica, uma vez que demarca a qualidade superficial, refletida pela rugosidade da superfície, e o cumprimento das tolerâncias dimensionais impostas. Assim, torna-se fundamental garantir que as estratégias de acabamento são programadas eficaz e eficientemente, sendo capazes de remover todo o material restante em excesso e produzir uma superfície de aspeto polido e uniforme.

A programação das estratégias de acabamento foi dividida por regiões da geometria da peça, aplicando-se as estratégias que se mostraram mais eficazes no redesbaste da peça. Para definirem-se os parâmetros de corte que geram os melhores resultados – superficiais e temporais - calcularam-se quatro percursos, empregando-se os diferentes valores de parâmetros de corte apresentados na Tabela 19. As trajetórias resultantes foram simuladas no PowerMILL e posteriormente traduzidas em programas CN, os quais foram exportados para o Eureka Chronos, a fim de determinar a sua percentagem de otimização e tempo de maquinagem final. Após a seleção dos parâmetros de corte a aplicar, programaram-se os percursos de acabamento para as restantes regiões da peça, tendo por base, essencialmente, as estratégias que se mostraram mais eficazes no redesbaste.

Furação

A programação da maquinagem dos furos iniciou-se com a criação dos mesmos, na secção Conjuntos de Figura de Furo. Em seguida, foram definidas as estratégias de furação, tendo em conta a posição e dimensões dos furos, que são captadas automaticamente pelo PowerMILL. Optou-se por realizar, em primeiro lugar, a furação dos furos de 3,2 mm de diâmetro, empregando um método de quebra de cavaco. Os furos apresentam um chanfro superior, que converte o diâmetro total do furo para 5,2 mm, e que deve ser maquinado após a furação prévia. O mesmo procedimento foi aplicado na obtenção do furo de diâmetro igual a 25 mm, cuja presença do chanfro adiciona 4 mm ao diâmetro total. Salienta-se que os furos são passantes. O chanframento foi realizado com base numa estratégia de Acabamento de Superfície, uma vez que a opção de chanframento oferecida pelo software se encontrava indisponível.

Note-se que a peça, após execução das operações de acabamento, apresenta um excesso de material na base que advém da preparação do bruto de maquinagem. Logo, é necessário realizar um novo aperto (com recurso, por exemplo, ao bloco representado na Figura C.4(b)) para cortar o excesso de metal presente na base da peça. Posteriormente,

33 seria necessário posicionar novamente a peça na máquina-ferramenta e garantir a sua correta localização, de forma a concretizar a furação.

Não obstante a furação poder ser realizada numa máquina-ferramenta manual, criou- se um bloco representativo da peça após acabamento e corte do excesso de material na base (ver Figura E.3) que se utilizou na programação das estratégias de furação, de modo a obterem-se resultados visuais mais próximos da realidade. Aplicaram-se os parâmetros de corte sugeridos nas Tabelas 20 e 21, realizando-se quatro cálculos. As trajetórias resultantes foram traduzidas em programas CN, os quais foram exportados para o Eureka Chronos com o objetivo de se determinar o percurso com melhores resultados e, por conseguinte, os parâmetros de corte a utilizar.

4. Análise e Discussão de Resultados