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Mundo MFG - Blog Oficial sobre Design e Manufatura da Autodesk
Fabricação

Tutorial CAM: Fresamento 2.5D com Autodesk HSM

Raul Arozi
15/09/2017

Olá, pessoal!

Não sei vocês, mas eu fiquei muito feliz quando recebi a notícia de que a Product Design & Manufacturing Collection (PD&M Colection) teria recursos de CAM para torneamento e fresamento até 5 eixos simultâneos (e sem aumentar o preço da Collection). Pois é, agora os usuários da PD&M Collection podem projetar, simular (FEA com Nastran) e fabricar (Autodesk HSM) sem sair da tela do Inventor.

Resolvi postar aqui um tutorial do ambiente de CAM para um exemplo de fresamento 2.5 eixos e um outro de 3 eixos (em breve), a idéia é ter um primeiro contato com os recursos, se familiarizar com a interface. Mas antes de ir para o tutorial, uma informação: vocês sabiam que a Autodesk disponibiliza uma versão do CAM somente para fresamento 2.5D de forma gratuita? O Inventor HSM Express (para Inventor) e o HSMXpress (para usuários SolidWorks) é free e possui todas as estratégias de usinagem 2D, vocês podem baixá-lo através dos links abaixo:

Inventor HSM Express: https://www.autodesk.com/campaigns/hsm-free-inventor

HSMXpress para SolidWorks: https://www.autodesk.com/campaigns/hsm-free-solidworks

Nós também disponibilizamos gratuitamente uma série de pós-processadores (que são abertos, qualquer um pode personalizar) para diversos fabricantes de comandos numéricos: https://cam.autodesk.com/posts/

Ok, chega de conversa e vamos para o tutorial.

A peça que nós usinaremos será a mostrada abaixo (download do arquivo .ipt aqui).

Normalmente uma operação de usinagem é iniciada criando um novo Setup. O setup define uma série de propriedades para as operações de usinagem – incluindo o sistema de coordenadas de trabalho (WCS), a geometria da peça bruta, fixações e dispositivos, e a geometria base para usinar. Importante lembrar que se vocês não criarem um setup antes de adicionar uma primeira estratégia de usinagem, um setup será criado automaticamente.

  1. Clique na aba CAM   Job panel Setup para mostrar a caixa de diálogo Setup .
  2. Você também pode clicar com o botão direito do mouse (BDM) em Tutorial2.ipt Operation(s) no topo do CAM Browser e selecionar New Setup… a partir do menu pop-up.

    A caixa de diálogo Setup aparece com a aba Setup ativa

    Definir a origem do Sistema de Coordenadas de Trabalho (WCS)

    Na área gráfica do Inventor, o material representando o bloco é criado automaticamente nas dimensões máximas da peça. A orientação do modelo é mostrada pelo WCS no centro e topo da peça. A orientação em XYZ está correta, mas nós precisamos mudar a origem do WCS.

    1. No grupo Work Coordinate System (WCS), selecione Stock box point no campo Origin: menu drop-down.
    2. Clieuq eno botão Stock point e selecione o ponto (representado por um ponto preto) no cato inferior esquerdo na face de topo da peça bruta.

      Selecionando o Stock point

    O WCS está agora reposicionado no canto inferior esquerdo na face de topo do bloco

    Definir o Modelo

    Como na peça bruta, definir as superfícies que serão usinadas não é estritamente necessário. Mas nós vamos fazer isso aqui como exercício para setups mais complicados.

      1. Nop grupo Model, clique no botão Model.
      2. Clique no modelo dentro da peça bruta, para selecionar a peça como superfícies para usinagem.

    Selecionando a peça dentro do bloco

    3. Finalmente, clique em  na parte inferior da caixa de diálogo do Setup , ou BDM na área gráfica e selecione OK a partir do Marking Menu, para sair do procedimento de setup.

Vamos iniciar uma operação de contorno fazendo uma ferramenta percorrer as arestas externas da peça que será usinada.

    1. Na ribbon, clique na aba CAM  painel 2D Milling   2D Contour .

Isto criará uma nova operação, e abre a caixa de diálogo Operation onde você pode editar os parâmetros que controlam o caminho da ferramenta, bem como selecionar a geometria de referência para a usinagem.

Cada aba da caixa de diálogo Operation é dividida em diferentes grupos. Neste tutorial, as configurações necessárias serão mudadas em cada grupo conforme avançamos no exercício.

 Aba Tool

  1. Na aba Tool, clique no botão   para abrir a janela Tool Library .
  2. Na biblioteca Sample Libraries > Tutorial , selecione a ferramenta #3 – Ø10 mm flat.
  3. Clique em  para fechar a janela Tool Library.

 Aba Geometry

Para usinarmos o contorno externo da peça, selecione uma cadeia de arestas no modelo.

    1. Clique na aba Geometry. O botão Contour selections seve estar ativado.
    2. Selecione a aresta da base do modelo. Note que o Inventor HSM cria automaticamente uma cadeia selecionando todas as arestas ao redor da peça.
    3. Se a seta de direção não aparecer como mostrado, clique na seta para inverter a direção do caminho da ferramenta.
Dica: clicando próximo do início de uma aresta você pode determinar a direção do contorno.

Você pode usinar a aresta ao redor do topo da peça na mesma operação.

  1. Zoom in no canto superior direito da peça
  2. Selecione a aresta interna do detalhe.

 Aba Heights

Por padrão, as alturas para a operação de 2D Contour estão definidas então a altura da parte inferior do caminho de ferramenta está no mesmo nível que os contornos selecionados. As alturas restantes dependem do bloco bruto e da geometria do modelo.

Se você ver a peça de lado, você deve ver algo parecido com isso:

Os valores padrões para as alturas estão OK para este exemplo, não iremos mudar.

Comece o Cálculo

  1. Clique no botão  da janela da Operation , ou BDM na janela gráfica e selecione OK no marking menu, para iniciar automaticamente o cálculo do caminho de ferramenta.

O caminho da ferramenta foi calculado e o preview é mostrado na janela gráfica.

Uma estratégia do tipo 2D Pocket será usada agora para usinar a cavidade interna da peça.

  1. Na ribbon, clique na aba CAM   painel 2D Milling 2D Pocket .

 Aba Tool

Esta operação usam uma ferramenta de 10 mm bull nosed com raio de 1 mm para combinar o raio na base da cavidade.

  1. Na aba Tool , clique no botão  .
  2. Na biblioteca ferramentas Sample Libraries > Tutorial, selecione a ferramenta #11 – Ø10 R1 mm bullnose.
  3. Clique  para fechar a janela Tool Library .

 Aba Geometry

Agora selecione o contorno da cavidade que será usinada.

  1. Clique na aba Geometry . Confirme que o botão Pocket selections está ativado.
  2. Selecione a face (ou uma de suas arestas) do fundo da cavidade.

A seleção deve parecer como abaixo:

 Aba Heights

Os parâmetros neste grupo controlam as diferentes alturas onde o caminho de ferramenta será gerado. Neste exemplo, nós queremos que a operação de cavidade 2D usine até o fundo da cavidade interna.

  1. Clique na aba Heights .
  2. Defina Clearance height offset para: 15 mm
  3. Defina Retract height offset para: 10 mm
  4. Defina Feed height offset para: 8 mm

 Aba Passes

Este grupo controla como o caminho da ferramenta para cavidade 2D será calculada. Para limpar a cavidade, um caminho de ferramenta é gerado com vários níveis em Z, iniciando no topo do bloco e indo para baixos em passos de 2mm até o fundo da cavidade. A profuncidade da cavidade é de 25 mm.

Mude os seguintes parâmetros, e deixe todos os outros com seus padrões.

    1. Clique na aba Passes.
    2. Defina Maximum stepover para: 5.0 mm
    3. Ative o check box Multiple Depths.
    4. Defina Maximum roughing stepdown para: 5.0 mm
    5. Defina Finishing stepdowns para: 2

Vamos deixar algum material nas laterais, como nós precisaremos fazer o acabamento dos raios com uma ferramenta menor depois de qualquer forma. Entretanto, o fundo pode ser acabado pela operação de cavidade, e nós devemos remover o material vertical.

  1. Ative o check box Stock to Leave .
  2. Defina Radial stock to leave para: 0.5 mm
  3. Defina Axial stock to leave para: 0.0 mm

 Aba Linking

Assumindo que esta peça é feita de um material macio onde nós podemos fazer cortes laterais totais, nós podemos evitar alguns movimentos de retração de ferramenta para matê-la dentro da cavidade.

  1. Clique na aba Linking.
  2. Ative o check box Keep tool down .
  3. Mude Maximum stay-down distance para: 250 mm.

Leads & Transitions

Deixe todas as configurações neste grupo sem mudanças. Nós usaremos o movimento em Helix para mover a ferramenta em Z em cada passo com as configurações padrões mesmo.

Comece o Cálculo

  1. Clique no botão   da janela da Operation , ou BDM na janela gráfica e selecione OK no marking menu, para iniciar automaticamente o cálculo do caminho de ferramenta.

O caminho da ferramenta foi calculado e o preview é mostrado na janela gráfica:

Existem 4 furos nesta peça; um é liso e os outros 3 possuem rosca. Comece furando os 3 furos roscados com uma broca de 4.3 mm .

  1. Na ribbon, clique na aba CAM painel Drilling Drill .

 Aba Tool

  1. Na aba Tool, clique no botão  .
  2. Na biblioteca de ferramentas Sample Libraries > Tutorial, selecione a ferramenta #34 – Ø4.3 mm drill.
  3. Clique em  para fechar a janela Tool Library.

 Aba Geometry

  1. Clique na aba Geometry. Confirme que Selected faces está selecionada em Hole mode: menu drop-down e que o botão de seleção Hole faces está ativado.
  2. Selecione a face cilindrica de um dos 3 furos de 4mm.
  3. Ative o check box Select same diameter .

Note que os outros 2 furos de 4mm foram selecionados.

Importante: Se Select same diameter estiver desativado (em cinza), você provavlemnte selecionou a aresta do cilindro ao invés da face. Selecionando faces ao invés de arestas tem um benefício adicional sobre a profundidade de cada furo que é automaticamente determinada pela altura do cilindro.

Ativando o check box Order by depth mantem os furos com mesma profundidade e plano juntos. Fazendo isso é possível reduzir o número de ciclos na saída, mas pode não resultar no caminho de ferramenta mais curto, mesmo se a opção Optimize order estiver ativada.

 Aba Heights

para operações de furação, a aba Heights controla as alturas de cada furo, e a altura usada quando movendo a ferramenta entre as furações. Como os furos são chanfrados, os cilindros começam um pouco abaixo da face de topo. isto pode ser ajustado mudando o topo para o topo do bloco bruto.

  1. Clique na aba Heights .
  2. No menu drop-down Top Height, selecione Stock top.

 Aba Cycle

  1. Clique na aba Cycle.
  2. Selecione Chip breaking – partial retract no menu drop-down Cycle type.
  3. Mude Pecking depth para: 2.5 mm

Comece o Cálculo

  1. Clique no botão  da janela da Operation , ou BDM na janela gráfica e selecione OK no marking menu, para iniciar automaticamente o cálculo do caminho de ferramenta.

O caminho da ferramenta foi calculado e o preview é mostrado na janela gráfica:

Uma operação de Tap se difere de uma operação de furação no tipo de ciclo escolhido na aba Cycle. Para simplificar esta operação, nós iremos simplesmente copiar a operação anterior e editar para criar o novo caminho de ferramenta.

    1. No CAM Browser, BDM do Drill1 .
    2. Selecione Duplicate no menu drop-down. Isso cria uma cópia da operação logo abaixo da original.
    3. Botão esquerdo do mouse na nova operação(cópia do Drill1).
    4. Entre com um novo nome, como Tapping M5 e pressione Enter.

Agora, vamos editar a ferramenta e parâmetros.

  1. BDM na operação Tapping M5.
  2. Selecione Edit no menu drop-down.

 Aba Tool

Selecione uma nova ferramenta para tapping .

  1. Na aba Tool , clique no botão  para abrir a Tool Library.
  2. Na biblioteca Sample Libraries > Tutorial , selecione a ferramenta #43 – Ø5 x 1 mm 0° right tap.
  3. Clique  para fechar a janela Tool Library .

 Aba Heights

para evitar quebrar a ferramenta, reduza a profundidade já que será menor que a profundidade furada.

  1. No grupo Bottom Height, mude Bottom offset para: 2.0 mm

Isto reduz a profundade em 2 mm.

 Aba Cycle

Agora, mude o ciclo de furação para o ciclo tapping.

  1. Clique na aba Cycle e selecione Tapping no menu drop-down Cycle type.

Comece o Cálculo

  1. Clique no botão  da janela da Operation , ou BDM na janela gráfica e selecione OK no marking menu, para iniciar automaticamente o cálculo do caminho de ferramenta.

O caminho da ferramenta foi calculado e o preview é mostrado na janela gráfica.

Agora, a furação única de 4.5 mm .

  1. Na ribbon, clique na aba CAM painel Drilling Drill .

 Aba Tool

  1. Na aba Tool, clique no botão  .
  2. Na biblioteca de ferramentas  Sample Libraries > Tutorial, selecione a ferramenta #33 – Ø4.5 mm drill.
  3. Clique em  para fechar a janela Tool Library.

 Aba Geometry

  1. Clique na aba Geometry. Confirme que Selected faces está selecionada no menu Hole mode e que o botão de seleção Hole faces está ativado.
  2. Selecione a face cilíndrica inferior do último furto.

 Aba Heights

Como este furo está rebaixado, o início do cilndro incia mais abaixo. Ajuste isso mudando o início do topo a partir do topo do bloco.

  1. Clique na aba Heights.
  2. No menu drop-down Top Height, selecione Stock top.

 Aba Cycle

  1. Clique na aba Cycle e selecione Chip breaking – partial retract no menu drop-down Cycle type.

Comece o Cálculo

  1. Clique no botão  da janela da Operation , ou BDM na janela gráfica e selecione OK no marking menu, para iniciar automaticamente o cálculo do caminho de ferramenta.

O caminho da ferramenta foi calculado e o preview é mostrado na janela gráfica.

Use a estratégia 2D Pocket com uma ferramenta de 4 mm flat end para usinar o rebaixo único de 4.5 mm.

  1. Na ribbon, clique na aba CAM painel 2D Milling 2D Pocket .

 Aba Tool

Para esta cavidade, uma fresa de topo com diâmetro menor que 4.5 mm é necessária.

  1. Na aba Tool, clique no botão  e abra a janela Tool Library .
  2. Na biblioteca de ferramentas Sample Libraries > Tutorial, selecione a ferramenta #5 – Ø4 mm flat.
  3. Clique em  para fechar a janela Tool Library.

 Aba Geometry

  1. Clique na aba Geometry. Confirme que o botão Pocket selections está ativado.
  2. Selecione a aresta do fundo da cavidade.

 Aba Passes

Na aba Passes, mude os seguintes parâmetros.

  1. Defina Maximum stepover para: 0.5 mm
  2. Desative Stock to Leave .

 Aba Linking

Para garantir que a ferramenta desça pelo centro da furação, desative o lead-in.

    1. Clique na aba Linking.
    2. Expandir o grupo Leads & Transitions e desative Lead-in (entry).

Agora, ajuste o lead-out para obter uma saída mais suave.

    1. Definir Linear lead-out distance para: 0.0 mm
    2. Definir Horizontal lead-out radius para: 1.0 mm

Finalmente, faça o ataque da ferramenta através do pré-furo.

  1. Expandir o grupo Ramp, e selecionar Plunge no menu drop-down Ramp type.

Comece o Cálculo

  1. Clique no botão  da janela da Operation , ou BDM na janela gráfica e selecione OK no marking menu, para iniciar automaticamente o cálculo do caminho de ferramenta.

O caminho da ferramenta foi calculado e o preview é mostrado na janela gráfica.

Três furos possuem pequenos chanfros que podem ser usinados com uma operação simples de Drill usando uma ferramenta própria para isso.

  1. Na ribbon, clique na aba CAM painel Drilling Drill .

 Aba Tool

  1. Na aba Tool , clique no botão .
  2. Na biblioteca de ferramentas Sample Libraries > Tutorial, selecione a ferramenta #60 – Ø10 mm 90° countersink
  3. Clique em  para fechar a janela Tool Library .

 Aba Geometry

  1. Ative Select same diameter .
  2. Selecione a face chanfrada de um dos furos.

Comece o Cálculo

  1. Clique no botão  da janela da Operation , ou BDM na janela gráfica e selecione OK no marking menu, para iniciar automaticamente o cálculo do caminho de ferramenta.

O caminho da ferramenta foi calculado e o preview é mostrado na janela gráfica.

Use a estratégia 2D Contour com uma ferramenta de chanfrar para o chanfro ao redor da peça.

  1. Na ribbon, clique na aba CAM painel 2D Milling 2D Contour .

 Aba Tool

  1. Na aba Tool, clique no botão  para abrir a janela Tool Library .
  2. Na biblioteca de ferramentas Sample Libraries > Tutorial, selecione a ferramenta #50 – Ø10 mm 45° chamfer.
  3. Clique em  para fechar a janela Tool Library .

 Aba Geometry

Uma vez que o chanfro existe como um recurso de modelagem, existe duas arestas que devemos escolher como geometria – uma para o topo e outra para a base do chanfro. O Inventor HSM permite que qualquer uma seja usada, mas na maioria dos casos escolhendo a aresta da base p-ermite uma configuração mais fácil dos parâmetros.

  1. Clique na aba Geometry e selecione a aresta da base do chanfro como seleção de contorno.

 Aba Passes

Quando uma fresa de chanfro é selecionada como ferramenta, a opção Chamfer é automaticamente ativada e mostra os parâmetros Chamfer width e Chamfer tip offset .

  1. Clique na aba Passes.
  2. Defina Chamfer tip offset para: 0.25 mm

Comece o Cálculo

  1. Clique no botão  da janela da Operation , ou BDM na janela gráfica e selecione OK no marking menu, para iniciar automaticamente o cálculo do caminho de ferramenta.

O caminho da ferramenta foi calculado e o preview é mostrado na janela gráfica.

Isto completa os caminhos de ferramenta para esta peça. Você pode agora simular e pós-processar o resultado.

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Raul Arozi

Especialista Técnico Sênior no Grupo de Produtos de Manufatura da Autodesk do Brasil, trabalha na área de softwares para engenharia mecânica e de produção desde 1999. Atuou em empresas revendedoras de softwares CAE/CAD/CAM/PDM de diferentes fabricantes como técnico de suporte e implantação; atuou em empresas desenvolvedoras de software CAD/CAM de Israel e dos EUA como gerente de operações para América Latina e como especialista técnico, respectivamente. Atualmente é integrante da equipe de especialistas técnicos da Autodesk desde 2010.

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