Usinagem Controlada por Computador

Tarefa em grupo

Tarefa individual

Objetivos de aprendizagem:

Você:

Ferramentas usadas

Software usado

  1. Tarefa em grupo:
    Testar o alinhamento de run-out, as velocidades, os avanços e os toolpaths da sua máquina. Veja a página da tarefa em grupo
  2. Introdução:

    Vou desenhar e cortar uma mesa para a casa na árvore. Me baseei num esboço de mesa feito pela Anaig, uma voluntária da FabFarm.

    Render da mesa Render da mesa.

    Mesa pronta Mesa pronta.

  3. Especificações
    • Material: compensado de bétula
    • Fresa usada: 3.175 formato diamante

  4. Para fabricar a mesa, primeiro vou usar vários softwares de CAD e CAM. Vou começar desenhando no SolidWorks, depois passar para o Fusion 360 para criar os dog-bones, e aí, com o arquivo .dxf exportado, vou para o ArtCAM criar os arquivos de CAM. Vamos ver todos esses passos abaixo:

    1. Comecei escaneando os esboços da Anaig.

      Esboço da mesa feito pela Anaig Esboço da Anaig

      Segundo esboço da mesa feito pela Anaig Esboço da Anaig

    2. No SolidWorks, comecei um sketch e depois fui em Tools >> Sketch Tools >> Sketch Picture.

      Inserindo a imagem do esboço no SolidWorks

    3. Depois, coloquei a imagem em escala:
      1. Clicando na régua e arrastando até uma medida conhecida
      2. Arrastando a ponta da régua até o limite da medida conhecida na imagem
      3. Digitando o valor da medida conhecida da imagem
      4. Confirmando o valor.

      Colocando a imagem em escala no SolidWorks

      Esse procedimento garante que a imagem fique na escala e no alinhamento certos.

      Sketch do SolidWorks desenhado sobre a imagem

    4. A partir daí, fiz a extrusão e repeti os passos acima para cada peça, depois criei uma montagem (assembly) da mesa.

      Montagem da mesa no SolidWorks

    5. Quando fiquei satisfeito com o desenho, passei a criar os dog-bones no Fusion 360. Isso é feito com um plugin chamado, adivinha? Dog-bone!

      Add-in Dog-bone para o Fusion 360

      O add-in Dog-bone pode simplesmente ser colocado, no Windows, na pasta "~/AppData/Roaming/Autodesk/Autodesk Fusion 360/API/AddIns/" dentro de uma pasta própria, e ele vai iniciar toda vez que o Fusion abrir.

    6. Para aplicar o dog-bone num desenho feito no SolidWorks, primeiro importei o desenho no Fusion 360, depois copiei o sólido com Ctrl+C.

      Copiando o sólido no Fusion 360

    7. Depois, criei um desenho novo:
      1. Clicando no sinal de mais
      2. Clicando com o botão direito na área de trabalho
      3. Clicando em "Paste New"

      Colando o sólido num desenho novo no Fusion 360

    8. Isso abre automaticamente uma caixa de diálogo, onde só cliquei em OK.

      Caixa de diálogo no Fusion 360

    9. O último passo é usar o próprio add-in Dog-bone.
      1. Clique no ícone da casinha (home)
      2. Escolha a vista
      3. Clique no ícone do add-in Dog-bone
      4. Clique no seletor de faces
      5. Clique na face onde você quer adicionar os dog-bones
      6. Preencha a medida do dog-bone; no meu caso, 3,175 mm ou 0,125 polegada, que é o tamanho da fresa que vou usar
      7. Escolha o estilo do dog-bone
      8. Aperte OK.

      Configurações do add-in Dog-bone

    10. O resultado são vários dog-bones criados de uma vez. Muito prático.

      Detalhe dos dog-bones no desenho

      Detalhe de um dog-bone cortado

    11. Preciso exportar um .dxf do Fusion 360 para criar um arquivo de CAM no ArtCAM.
      1. Clique na superfície
      2. Clique em "Create Sketch"

      Criando um sketch na superfície no Fusion 360

    12. Clique em "Finish Sketch."

      Finalizando o sketch no Fusion 360

      1. Clique com o botão direito no sketch
      2. Clique em "Save as DXF"

      Salvando o sketch como DXF no Fusion 360

    14. Por fim, escolha um nome e salve, e estou pronto para ir para o ArtCAM.

      Escolhendo o nome do arquivo DXF

    15. Abra o Autodesk ArtCAM e então:
      1. Clique em "New Model"
      2. Escolha o tamanho do material
      3. Escolha a unidade
      4. Clique em OK

      Modelo novo no ArtCAM

    16. Agora é importar o vetor criado antes:
      1. Clique em "Vector"
      2. Clique em "Import"
      3. Escolha o arquivo
      4. Aperte "Open"

      Importando o vetor no ArtCAM

    17. Os passos anteriores vão mostrar uma prévia da importação; aí faça:
      1. Confirme a unidade
      2. Escolha "Automatically rejoin vectors"
      3. Aperte OK

      Prévia da importação no ArtCAM

    18. Repita os passos acima quantas vezes precisar para importar todos os vetores para os quais você quer criar o CAM.

      Todos os vetores importados no ArtCAM

    19. Fiz um offset de 0,1 mm em todos os vetores para compensar as imperfeições da minha CNC. Isso dá uma tolerância maior.

      Fazendo offset dos vetores no ArtCAM

    20. Depois, às vezes gosto de organizar os vetores, desperdiçando o mínimo possível de material. Isso pode ser feito automaticamente com a ferramenta de nesting:
      1. No menu de vetores, clique em "Nest"; isso vai abrir uma caixa de diálogo
      2. Aqui você informa a fresa que vai ser usada; no meu caso, 3.175
      3. Informe também os incrementos de ângulo em que você deixa o software girar as peças; no meu caso, escolhi 45 graus.

      Fazendo o nesting das peças no ArtCAM

    21. Gosto de organizar os vetores em camadas; neste caso, vou criar uma camada de fora e uma camada de dentro, assim fica mais fácil criar o toolpath.
      1. Com os vetores desagrupados, selecione primeiro o vetor que quiser; no meu caso, selecionei o vetor que vai ser cortado por fora
      2. Clique em "Move Vectors To"
      3. Camada nova ou uma camada criada antes.

      Movendo vetores para uma camada no ArtCAM

    22. Aqui, renomeio as camadas para "Outside" e "Inside."

      Renomeando as camadas no ArtCAM

    23. Nos passos seguintes, vamos criar o toolpath:
      1. Clique em "Tool-path" no menu
      2. Clique em "New 2D Tool-path"
      3. Clique em "Profile"

      Criando um toolpath de perfil no ArtCAM

    24. Como já separamos os vetores em camadas diferentes, agora isso vai ser útil.
      1. Selecione "Inside Operation"
      2. Selecione a camada de dentro
      3. Selecione a profundidade; no meu caso, o material tem 19 mm
      4. Em "Profiling Tool," clique em "Click to Select"; isso vai abrir uma caixa de diálogo onde você escolhe a fresa que vai ser usada.
      5. Escolha a ferramenta; no meu caso, escolhi uma fresa diamante de 3.175
      6. Clique em "Select"
      7. Depois você pode escolher o tipo de rampa; quero testar a suave (smooth).

      Configurações do toolpath de perfil no ArtCAM

    25. O próximo passo é finalizar o toolpath; role para baixo para ver mais opções e:
      1. Escolha a espessura do material; no meu caso, 19 mm
      2. Defina o Material Z Zero; gosto de definir no topo do material
      3. Confirme o bottom offset, que deve ser 19 mm
      4. Clique em OK
      5. Faça o mesmo procedimento várias vezes, para cada toolpath

      Configurações do material no toolpath no ArtCAM

    26. Agora vamos salvar o toolpath; comece clicando no ícone azul do disquete; isso vai abrir uma caixa de diálogo.
      1. Aí você pode ver os toolpaths que criou antes:
      2. Mova os toolpaths para a janela da direita para incluí-los num arquivo só
      3. Aqui você confere todos os arquivos do lado direito
      4. Escolha a pasta
      5. Escolha aqui o pós-processador; no meu caso, escolhi o pós-processador do Mach3.
      6. Clique em "Save."

      Salvando os toolpaths no ArtCAM

    27. Uma coisa que eu quase esqueci é criar furos no G-code. Faço isso colocando estes círculos em volta de onde passa o toolpath, em vários pontos do trabalho, para depois parafusar e fixar o material na mesa. A vantagem é que tenho certeza de que o toolpath não vai bater nas fixações do material, neste caso, os parafusos.

      Círculos para os furos de fixação no ArtCAM

  5. Agora vamos fabricar com o Mach3 no Windows XP :-) na CNC que construí durante a Fab Academy. Apesar de estar funcionando, resolvi não documentá-la como projeto final, mas isso é outra história.

    1. Com o Mach3 aberto:
      1. Clique em "File"
      2. Depois clique em "Load G-code"

      Carregando o G-code no Mach3

    2. Escolha o seu arquivo de G-code e abra.

      Escolhendo o arquivo de G-code no Mach3

    3. O passo anterior carrega o G-code.
      1. O G-code aparece na janela da esquerda
      2. Depois, gosto de clicar em "Jog Follow"; isso deixa você ver onde está a ferramenta em relação ao G-code. Assim dá para conferir e simular os caminhos com segurança antes de rodar o código de verdade. Use as setas para mover nos eixos X e Y e PgUp e PgDn para mover o eixo Z.
      3. Clicando em "Zero X, Y, and Z" quando você está em cima do ponto do material que quer como 0,0,0, ele define o zero de software onde a ferramenta foi posicionada.

      G-code carregado no Mach3

    4. Comecei o trabalho prendendo primeiro o material. Para isso, faço a CNC furar em volta do desenho com o G-code "holes.tap" que está neste arquivo zip.

      Furos sendo feitos para parafusar o material na mesa de sacrifício.

    5. Aqui dá para ver o material sendo parafusado. Gosto de usar parafusos Torx; dá para reusar várias vezes e são sempre confiáveis. Valeu ao Jarek do FabLab Nomads pela dica.

      Material parafusado na mesa de sacrifício

    6. Depois de feitos os furos e com o material bem preso, são cortados os furos internos.

    7. Depois dos cortes internos, vêm os cortes externos. O passo de descida (step-down) é de 4 mm em todos os cortes.

    8. Acho que a qualidade dos cortes ficou bem boa para esse compensado de bétula. Os dog-bones aparecem, e com um pouco de acabamento as peças vão estar prontas para montar.

      Detalhe das peças cortadas

    9. Aqui dá para ver o controle de qualidade; uma equipe de quatro, incluindo eu, limando os encaixes (finger joints) para eles encaixarem suavemente um no outro.

      Equipe limando os encaixes

    10. Aqui uso uma lixadeira orbital. Comecei com lixa grão 100 e passei para 220 e depois 500. Depois borrifei um pouco de água para levantar as fibras e lixei de novo antes de passar cera de abelha misturada com álcool isopropílico. (Nota adicionada depois: o álcool isopropílico quase não dissolve cera de abelha; pasta de cera normalmente é feita com terebintina ou aguarrás.)

      Lixando as peças com a lixadeira orbital

    11. Aqui testo a montagem; tudo encaixa. Encaixo e depois desmonto as peças batendo com um martelo de borracha branco.

      Montagem de teste da mesa

    12. Agora, com todas as peças lixadas e enceradas, encaixo uma na outra.

    13. Aqui dá para ver as tolerâncias apertadas deste encaixe. Para diminuir ainda mais as folgas, usei uma mistura de cola com o pó de serra que saiu quando lixei as superfícies.

      Detalhe de um encaixe

    14. Detalhe das curvas.

      Detalhe das curvas

    15. Outro detalhe das laterais arredondadas. O arredondamento foi feito à mão com uma tupia.

      Detalhe das laterais arredondadas

    16. E voilà, o resultado final!

      Mesa pronta

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