Sistema virtual de geração de trajetórias de fresamento pelo gerenciamento da demanda de potência

Abstract

O processo de geração de trajetórias para o fresamento de cavidades é normalmente feito mediante programas computacionais, utilizando-se as informações da geometria desejada e dados tecnológicos do processo de fresamento. Os algoritmos de geração existentes utilizam os parâmetros de operação desejados; porém, quando utilizados para geometrias complexas, podem produzir trajetórias nas quais o valor da profundidade radial de corte ae tem variações significativas, diferindo do valor requerido pelo usuário. Isto resulta em períodos de alta demanda de potência elétrica no corte do material, sem incluir o consumo em vazio da máquina ferramenta e de outros dispositivos da máquina. Com o intuito de gerar trajetórias em que a utilização da potência elétrica possa ser gerenciada durante todo o processo, foi desenvolvido um Sistema Virtual de Fresamento (SVF) com a capacidade de calcular o valor da potência de corte Pc instantânea comparando-se esses valores com os resultados obtidos em ensaios de fresamento realizados previamente, nos quais são utilizados diferentes valores dos parâmetros de corte. O SVF é utilizado no algoritmo de geração de trajetórias proposto, denominado SVF-Gen. Com o intuito de verificar a eficácia do sistema proposto, uma cavidade em aço AISI P20 foi usinada utilizando-se tanto trajetórias obtidas com o SVF-Gen como trajetórias com estratégia paralela ao contorno geradas por um software CAM, medindo-se a potência consumida durante a usinagem. Conclui-se que o sistema proposto proporciona o gerenciamento da profundidade radial de corte e da potência de corte não permitida pela estratégia paralela ao contorno. Verificou-se que a trajetória paralela ao contorno resultou em um menor tempo de usinagem, mas as trajetórias geradas pelo método proposto levaram a um menor consumo de potência de corte.

Abstract: The tool path generation process for pocket machining is usually achieved through software using the desired geometry and the technological data of the milling process. The existing tool path generation algorithms use the desired operating parameters. However, when used with complex geometries, they can generate trajectories in which the value of the radial depth of cut ae has significant variations, differing from the value required by the user. This results in intervals of high power consumption when milling hard materials. With the purpose of generating trajectories in which the use of electric power can be regulated during the whole process, a virtual milling system (SVF) with the capability of calculating the cut power Pc by comparing the current cutting conditions with previously executed tests was developed. This SVF was used in the proposed tool path generation algorithm, called SVF-Gen. In order to test the proposed system, a pocket of AISI P20 steel was machined using trajectories obtained with the SVF-Gen and with offset trajectories generated using a commercial CAM software. The power consumption was measured while milling. It was concluded that the proposed system allows for the regulation of the radial cutting depth and the cutting power, which is not possible with the offset strategy. It was verified that the trajectory parallel to the contour resulted in a shorter machining time, but the trajectories generated by the proposed method led to a lower consumption of cutting power.