Desenvolvimento de um método para a geração de trajetórias para o fresamento de cavidades em peças prismáticas com múltiplas ferramentas

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2012Uma quantidade significativa de peças mecânicas é fabricada pelo processo de fresamento, sendo que o fresamento em desbaste 2,5D é o processo por meio do qual o maior volume de material é removido, enquanto o acabamento posterior pode ser feito em máquinas de até 5 eixos. Define-se o fresamento em 2,5D como sendo aquele composto por uma série de trajetórias 2D no plano XY em diferentes níveis Z. Uma alta remoção de material contribui para a redução do tempo de fabricação, item de grande importância para uma empresa competir no mercado atual, onde é necessário que os processos de manufatura sejam cada vez mais rápidos e flexíveis, acompanhando as constantes mudanças no mercado. A geração de trajetórias para o fresamento em 2,5D é um tópico bastante importante na manufatura de peças, incluindo software comercial de CAM (Computer-Aided Manufacturing - Manufatura Assistida por Computador), pois uma grande quantidade de peças mecânicas possui superfícies paralelas ou normais a um plano único. Este trabalho visa contribuir para a redução do tempo de usinagem mediante a geração de trajetórias para múltiplas ferramentas onde uma ferramenta com diâmetro maior remove a maior quantidade de material possível em um tempo reduzido, e posteriormente fresas com diâmetros menores são utilizadas para remover o material restante. O método implementado para a geração das trajetórias baseia-se na aplicação de operações booleanas para determinar as regioes a usinar, e foi utilizada a linguagem de programação Java no desenvolvimento. Diferentes cavidades foram usinadas usando-se as trajetórias geradas pelo método proposto, tendo sido considerados até quatro diâmetros diferentes de fresas. As trajetórias geradas foram comparadas com as trajetórias geradas por um software comercial, considerando-se os seguintes fatores: tempos de usinagem, desgaste de flanco da ferramenta e a rugosidade da peça.Abstract : A significant amount of mechanical parts is manufactured by milling, and the process of 2,5D rough milling is responsible for removing most of the material, while the finishing stage can be performed in machines with up to 5 axes. 2,5D milling is defined as the process composed of a series of 2D paths on the XY plane at different Z levels. A high material removal helps to reduce manufacturing time, which is very important for a company to compete in today's market, where it is necessary that the manufacturing processes become faster, more flexible, as a result of the ever-changing market. The generation of tool paths for 2,5D milling is a topic of great importance in the manufacture of parts, including commercial CAM (Computer-Aided Manufacturing) software, because a large amount of mechanical parts have surfaces parallel or normal to a single plan. This work seeks to contribute to reducing the machining time by generating paths for multiple tools where a tool with a larger diameter removes as much material as possible in a short time, and subsequently smaller diameter milling tools are used to remove the remaining material. The method implemented for the generation of the tool paths is based on the use of Boolean operations to determine the areas to be machined, and the Java programming language was used in the development. Different pockets were machined using the paths generated by the proposed method, and up to four different cutter diameters were considered. The paths generated were compared with the paths generated by a commercial software, and the following factors were considered: machining time, tool flank wear, and surface roughness