Aula _Processos_Fabricação_I_02 rev_19_08_13

PROCESSOS DE FABRICAÇÃO I
ENGENHARIA MECÂNICA
AULA - 2
1Prof. Me. Henrique dos Prazeres Marcelino

Prof. Me. Henrique dos Prazeres Marcelino 2
O que veremos Hoje?
1 – Filme sobre a História das Máquinas Operatrizes;
2 – Tecnologia de Processamento de Materiais:
a) Máquinas-ferramentas CNC;
b) Robôs;
c) Veículos guiados automaticamente (AGV –
automatically guided vehicles);
d) Sistemas Flexíveis de Manufatura (FMS – flexible
manufacturing systems);
e) Manufatura Integrada por Computador (CIM –
computer-integrated manufacturing).
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Tecnologia de Processamento de
Materiais
Avanços na tecnologia fez com que
naturalmente os processos de fabricação
industriais melhorassem ao longo do
tempo;
Nesse contexto iremos abordar alguns
conceitos importantes para entendermos
a estrutura que envolve sistemas de
processamentos modernos de materiais

Máquinas-ferramentas de Controle
Numérico Computadorizado (CNC)
São máquinas-ferramentas (Tornos,
Fresadoras, Retificas, etc.) que utilizam o
computador para controlar suas ações ao
invés de controle manual pelo homem.

Essa substituição dá as máquinas:
- Mais acurácia;
- Mais precisão;
- Mais repetitividade no processo.
O uso de máquinas CNC pode também
apresentar mais produtividade ao
processo devido:
- Eliminação de possíveis erros por parte
do operador;

O uso de máquinas CNC pode também
apresentar mais produtividade ao
processo devido (continuação):
- Melhor controle dos parâmetros de
Corte por parte do computador;
- Por causa da substituição da mão de
obra cara e habilidosa para operação das
máquinas-ferramentas;

ALGUMAS DESVANTAGENS DE MÁQUINAS CNC
• Preferivelmente devem-se utilizar ferramentas com
pastilhas intercambiáveis;
• Custo elevado da máquina;
• Alto custo de manutenção preventiva e corretiva;
• Manutenção capacitada em eletromecânica (mão de
obra e equipamentos);
• Necessita de fundações especiais;
• Necessita de instalações especiais com alimentação
elétrica isenta de ruídos, alimentação pneumática, etc.

Algumas máquinas-ferramentas CNC
também possuem habilidade para
armazenar ferramentas de corte dentro da
sua própria estrutura.
Dessa forma, quando um programa solicita
uma mudança de ferramenta, a antiga é
substituída no estoque e a nova ferramenta
é instalada no cabeçote da máquina de
maneira automática.

Dispositivo para posicionamento dos suportes
de ferramentas em linha, oferecendo
flexibilidade de montagem de ferramentas
para múltiplas aplicações.
DISPOSITIVOS DE TROCA DE FERRAMENTAS
GANG TOOLS

Neste sistema a troca automática de
ferramentas é realizada através do giro da
mesma que é comandado pelo programa
CNC, deixando a ferramenta na posição de
trabalho.
TORRE ELÉTRICA

No sistema de revólver a troca é realizada com o
giro do dispositivo, que também é comandado
pelo programa CNC, até que a ferramenta
desejada fique na posição de trabalho.
REVÓLVER

DISPOSITIVOS DE CALIBRAÇÃO DE DESGASTE E QUEBRA DE FERRAMENTAS

No sistema magazine as ferramentas são
armazenadas em locais numerados. Um braço
com duas garras tira: de um lado a nova
ferramenta do magazine e do outro lado a
ferramenta que estava operando na árvore
principal da máquina.
MAGAZINE / CARROSSEL

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SISTEMA DE REFRIGERAÇÃO
• Algumas máquinas apresentam sistemas onde o fluído refrigerante é
conduzido através de canais no interior do suporte porta-ferramentas ou
da própria ferramenta.
• Outras utilizam mangueiras flexíveis.
• Em alguns casos utiliza-se ar comprimido, evitando a contaminação pelos
fluidos refrigerantes.

1000
.. nD
Vc


D
Vc
n
.
1000.


D=44mm
n=868rpm
Vc = 120m/min
n=3472rpm
D=11mm

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A maioria das máquinas CNC pode ser equipada com transportador
automático de cavacos. O transportador pode ser de esteira mecânica,
magnética ou rosca.

Robôs (Manipuladores Industriais)
“São manipuladores automáticos multifunção
reprogramáveis, tendo diversos graus de
liberdade, capazes de manusear materiais, peças,
ferramentas ou dispositivos especializados.”
(SALCK, 2009)
Os robôs industriais são máquinas que
apresentam características semelhantes as
humanas. A mais obvia semelhança está nos
braços mecânicos utilizados para desempenhar
diversas atividades industriais. (GOOVER, 2011)

Os robôs industriais apresentam também a
capacidade de reagir a estímulos sensoriais, de
comunicar-se com outras máquinas e também de
tomar decisões.
(GOOVER, 2011).
O desenvolvimento tecnológico dos robôs seguiu-
se paralelamente ao desenvolvimento do controle
numérico, e as duas tecnologias são bastante
similares.

Tanto os robôs quanto as máquinas com comando
número apresentam um controle coordenado de
múltiplo eixos (no caso dos robôs chamados de
articulações ou juntas em robótica).
(GOOVER, 2011).
Ambos utilizam computadores digitais dedicados
como controladores.
Enquanto máquinas CNC são projetadas para
desempenhar processos específicos (usinagem,
estampagem, corte térmico, etc) os robôs...

(GOOVER, 2011).
... Os robôs são projetados para uma gama mais
ampla de tarefas, entre elas:
- Solda Ponto;
- Transferência de materiais;
- Carga e descarga de máquinas;
- Pintura pulverizada;
- Montagem;

(GOOVER, 2011).
Alguns aspectos que tornam os robôs industriais
comercialmente e tecnologicamente importantes
são:
- Poder substituir pessoas em ambientes de
trabalho perigosos e desconfortáveis;
- Desempenhar o ciclo de trabalho com
consistência e repetitividade que não podem ser
alcançadas por pessoas;
- São controlados por computadores e dessa maneira
podem ser conectados a outros sistemas de
computadores para chegar a manufatura integrada por
computadores.

ROBÔS MANIPULADORES INDUSTRIAIS

Veículos guiados automaticamente
(AGV – automatically guided vehicles)
“São veículos pequenos e autônomos, que
movem materiais de e para operações
agregadoras de valor.”
(SALCK, 2009)
No contexto da manufatura, embora o transporte
e materiais seja inevitável, essa atividade não
agrega nenhum valor ao produto.
Por esse motivo, muito gerentes de produção
estão buscando a automatização dessa atividade.

(SALCK, 2009)
Os veículos guiados automaticamente (AGV) são
um tipo de tecnologia com esse pretexto. Eles são
geralmente guiados por cabos instalados sob o
piso da fábrica e recebem instruções de um
computador central.
http://vercelsteel.com.br/agv.html

Os AGV’s pode ser utilizados para:
(SALCK, 2009)
• Promover entregas de componentes e
materiais no exato momento em que eles são
necessários entre as etapas produtivas de uma
fábrica;
• Servir como estações de trabalho móveis como
por exemplo em uma linha de montagem de
motores de caminhão;

Os AGV’s pode ser utilizados para (continuação):
(SALCK, 2009)
• Movimentação de materiais a serem
estocados;
• Mover correspondências em escritórios;
• Transportar livros em bibliotecas;
• Transportar amostras em laboratórios de
hospitais.

(GROOVER, 2011)
AGV de Palete
Carregador de Unidade de Carga
Trem guiado automaticamente sem condutor
TIPOS DE
VEÍCULOS

Sistemas Flexíveis de Manufatura
(FMS – flexible manufacturing systems)
“São configurações controladas por computador
de estações de trabalho semi-independentes,
conectadas por manuseio de materiais e
carregamento de máquinas automatizados.”
(SALCK, 2009)
Trata-se de um conjunto de tecnologias integradas
como:
- Estações de Trabalho CNC;
- Instalações de carga/descarga;
- Instalações de transporte e
manuseio;
- Sistema central de controle
por computador.

A principal particularidade do FMS está
relacionada ao aspecto de que todo o sistema,
trabalhando em conjunto, tem potencial para ser
melhor que a soma das suas partes.
(SALCK, 2009)
O FMS é capaz de manufaturar um componente
completo do inicio ao fim do seu processo
produtivo.

A flexibilidade das tecnologias individuais de um
FMS combinam-se para esse sistema possa ser
muito versátil.
(SALCK, 2009)
Dessa maneira uma sequência de produtos, todos
diferentes mas dentro de um “pacote” de
capacitações do sistema, pode ser processada no
FMS em qualquer ordem e sem trocas
demoradas.

O conceito de “pacote” de capacitações é
extremamente importante para o FMS.
(SALCK, 2009)
Tendo em vista que um conjunto de máquinas
dentro de um FMS tem limitações de tamanho e
forma dos materiais que pode processar.

(AZEVEDO, 2013)

http://dainf.ct.utfpr.edu.br/~maziero/doku.php/so:celula_flexivel_de_manufatura
Compostos por Máquinas
Ferramentas comandas por
Comando Número
Comutadorizados e Robôs
trabalhando em conjunto para
matérias-primas em peças
manufaturadas (MAZIERO, 2013)

http://rishivadher.blogspot.com.br/2011/03/importancia-das-automacao-das-coisas.html

Manufatura Integrada por Computador
(CIM – computer integrated manufacturing)
É a integração do monitoramento baseado em
computador e controle de todos os aspectos dos
processo de manufatura.
(SALCK, 2009)
Disponibilizando os dados em um banco de dados
comum que se comunica entre todos os
equipamentos (máquinas e computadores) por
meio de uma rede.

Enquanto o FMS integra aquelas atividades que
dizem respeito diretamente ao processo de
transformação mas não inclui atividade como:
- projeto;
- Programação.
(SALCK, 2009)

(SALCK, 2009)
O CIM tem como objetivo atender um aspecto
mais amplo de integração, envolvendo uma
combinação de tecnologias:
- CAD/CAM;
- FMS;
- AGV’s;
- Robótica;
- Softwares de programação

(SALCK, 2009)
Nos casos em que as atividades CIM da
organização são integradas com outras funções, e
muitas vezes até mesmo com fornecedores e
clientes, elas são chamadas de “Empreendimento
Integrado por Computador” (CIE – computer
integrated enterprise);

Resumo das tecnologias de
processamento de materiais
(SALCK, 2009)
Maquinas Ferramentas CNC:
O que faz?  Desempenha os mesmos tipos de corte de metal e
operações de forma que realizava antes, mas com controle por
computador;
Como Faz?  Instruções reprogramadas são lidas pelo computador que
ativa o sistema de controle físico na máquina-ferramenta;
Que vantagens oferece?  Precisão, acurácia, uso otimizado das
ferramentas que maximizam sua vida útil e o aumento da produtividade
do trabalho;
Que restrições impõe?  Custo de capital maior que o de tecnologia
manual. Requer funcionários capacitados para reprogramar as instruções
de controle por computador.

(SALCK, 2009)
Robô:
O que faz?  Move e manipula, produtos, peças e ferramentas;
Como Faz?  Opera por meio de um braço programável e controlado
por computador (muitas vezes com múltiplas junções/articulações);
Que vantagens oferece?  Pode ser usado em situações perigosas ou
desconfortáveis para humanos, ou em tarefas extremamente repetitivas.
Desempenha tarefas repetitivas a um custo menor que os humanos e
oferece maior precisão e capacidade de repetição;
Que restrições impõe?  Não pode executar funções que necessitem de
resposta sensorial delicada ou julgamento sofisticado.

(SALCK, 2009)
Veículo guiado automaticamente (AGV):
O que faz?  Move material entre operações;
Como Faz?  Veículos com energia independente guiados por cabos
alternados e controlados por computador;
Que vantagens oferece?  Movimento independente, flexibilidade de
rota e flexibilidade de uso no longo prazo;
Que restrições impõe?  Custo de capital consideravelmente maior que
os sistemas alternativos (esteiras transportadoras).

(SALCK, 2009)
Sistema flexível de manufatura (FMS):
O que faz?  Produz completamente uma gama de componentes sem
intervenção humana significativa no processo;
Como Faz?  Integra tecnologias programáveis como máquinas-
ferramentas, dispositivos de manuseio de materiais, AGV’s e robôs por
meio de controle centralizado de computador ;
Que vantagens oferece?  Tempos de atravessamento mais rápidos,
maior utilização dos equipamentos, menores estoques em processo,
maior consistência de qualidade, maior flexibilidade de produtos;
Que restrições impõe?  Custo de capital muito elevados com retornos
incertos; Requer habilidade de programação e pode ser vulnerável a
quebras (o que pode fazer parar todo o sistema);

(SALCK, 2009)
Manufatura Integrada por Computador (FMS):
O que faz?  Coordena o processo de manufatura de uma peça,
componente ou produto;
Como Faz? Conecta e integra a tecnologia de informação que forma a
fundação da tecnologia do projeto (CAD), tecnologia de manufatura
(FMS), manuseio de materiais (AGV’s ou Robôs) e gestão imediata dessas
atividades (programação, carregamento e monitoramento);
Que vantagens oferece?  Tempos de atravessamento mais rápidos,
flexibilidade quando comparados com outras tecnologias e potencial
para uma produção não supervisionada pelo homem;
Que restrições impõe?  Custo de capital extremamente altos, grandes
problemas técnicos de comunicação entre as diferentes partes do
sistema, além de alguma vulnerabilidade a falhas e quebras.

AZEVEDO, D. F. O. CIM, FMS e CAM (Apresentação para Aula de Processos de Fabricação I).
Universidade de Mogi das Cruzes (UMC), 2013
GROOVER, M. Automação Industrial e Sistemas de Manufatura. São Paulo: Pearson Prentice
Hall, 2011
MAZIERO, C. A. Sistemas Operacionais: Células de Manufatura (Anotações de aula pela
Internet: http://dainf.ct.utfpr.edu.br/~maziero/doku.php/so:celula_flexivel_de_manufatura
(acesso em 19/08/13);
SLACK, N.; CHAMBERS, S.; JOHNSTON, R. Administração da Produção. São Paulo: Atlas, 2009
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