Usinagem remota de peças prismáticas via internet em uma máquina cnc aderente ao padrão step-nc

Abstract

O atual padrão de programação dos centros de usinagem é ainda a norma (ISO 6983-1), conhecido como código G, que foi desenvolvido no final de 1950. Essa linguagem contém informações de baixo nível que efetuam o movimento da ferramenta no processo de usinagem, dificultando a tomada de decisões pelo operador no processo de usinagem. Por este motivo, a norma (ISO 6983-1) é uma das atuais limitações de flexibilidade e interoperabilidade na fabricação de peças. Diante disto, nos anos 1990 foi proposto um novo modelo de dados para os processos de usinagem, estendendo o padrão STEP - norma (ISO 10303-1) - para o novo padrão, denominado STEP-NC (ISO 14649-1), que foi desenvolvido como resultado de vários projetos realizados por empresas e universidades. No presente trabalho descreve-se o desenvolvimento e validação de software e hardware que permite o usuário comandar uma fresadora CNC tipo pórtico de maneira que ela venha a usinar peças de maneira aderente ao padrão STEP-NC norma (ISO 14649-11). O STEP-NC se baseia no conceito de workingsteps, features de usinagem e operações de usinagem, entre outras entidades descritas pela norma (ISO 14649-1). O software STEP-NC Controller foi desenvolvido utilizando a linguagem de programação Java, que possibilitou a criação de uma interface de controle da fresadora CNC para o processo de usinagem. Foi utilizada a programação do código aberto GRBL (software de controle e movimentos em máquinas) aderente à norma RS-274 (códigos G e M), para programar o microcontrolador Arduino MEGA2560 na linguagem de programação C. A programação do código G foi retirada do GRBL para dar lugar à programação do padrão STEP-NC baseado na norma (ISO 14649-1), permitindo assim que o arquivo no formato p21 (do padrão STEP) seja interpretado e enviado aos eixos de coordenadas da fresadora CNC. Uma conexão direta foi estabelecida entre o software STEP-NC Controller e a placa de 8 relés, para permitir que a fresadora CNC trabalhe de forma seletiva (código G e M ou STEP-NC). Além disso, uma operação remota da máquina via Internet foi implementada, possibilitando assim o envio do arquivo p21 via web, além do processo de usinagem poder ser acompanhado via webcam local.<br>

The current standard programming of machine centers is still the (ISO 6983-1) standard, known as G-code, which was developed in the 1950s. This language contains low-level information performing the movement of the tool in the machining process, making it difficult for the operator to take decisions in machining. For this reason, the (ISO 6983-1) standard currently limits significantly the flexibility and interoperability part manufacturing. Given this scenario, in the 1990s a new data model for manufacturing processes was proposed to extend the STEP standard (ISO 10303-1), called STEP-NC (ISO 14649-1 standard), which was developed as a result of numerous projects by companies and universities. In this paper we describe the development and validation of software and hardware that allows the user to command a CNC gantry milling machine so that it will machine parts using the STEP-NC standard (ISO 14649-11). STEP-NC is based on the concept of workingsteps, machining features and machining operations, among other entities described by the standard (ISO 14649-1). The STEP-NC Controller software was developed using the Java programming language, which enabled the creation of a control interface for the CNC milling machining process. Programming compliant with the RS-274 standard (G and M codes) generated by the open source software GRBL (software and control movements on machines) was used to program the Arduino MEGA2560 microcontroller in the C programming language. G-code programming was removed from GRBL in order to make room for use of the STEP-NC standard (ISO 14649-1), thus allowing the physical file p21 (a part of the STEP standard) to be interpreted and sent to the axes of the CNC milling machine. A direct connection is established between the STEP-NC Controller and a board with 8 relays to allow the CNC milling machine to work selectively (either with G and M code or STEP-NC). Remote operation of the machine via the Internet was also implemented, allowing the sending of a p21 file via web, and the machining process can be monitored via webcam.