CNC Path Analyzer

Velocidade de corte constante G96 e G97/G50: por que a rotação do spindle muda durante o faceamento

Explica com um exemplo de faceamento como o controle de velocidade de corte constante G96 do torno altera a rotação do spindle conforme o diâmetro X, por que é necessário um limite máximo de rotação do spindle G50 e quando retornar a G97 para rosqueamento e furação.

A velocidade de corte é uma velocidade de superfície, não a rotação do spindle

Os catálogos de ferramentas geralmente fornecem as condições recomendadas como velocidade de corte V (m/min): quantos metros da superfície da peça passam pela aresta de corte por minuto. Com a mesma rotação do spindle, a superfície passa rapidamente em um diâmetro grande e lentamente em um diâmetro pequeno. A relação com a rotação N do spindle é V = π × D × N ÷ 1000.

Ao tornear um diâmetro externo de diâmetro constante, V não muda mesmo com a rotação fixa do spindle; porém, em trabalhos nos quais X continua diminuindo, como no faceamento, V continua caindo. Essa costuma ser a causa de uma face áspera perto do centro e com cor diferente da parte externa.

G96: o controlador recalcula continuamente a rotação do spindle

G96 S200 é um comando para "manter a velocidade de corte em 200 m/min". O controlador lê a posição X atual da ferramenta (diâmetro), calcula N = 1000 × 200 ÷ (π × D) em tempo real e altera a rotação do spindle. Em Ø60, ela é de cerca de 1,061 rpm e, em Ø20, de cerca de 3,183 rpm.

O diâmetro X aqui se refere à ponta da ferramenta, portanto o cálculo só será preciso se o corretor geométrico da ferramenta e a origem da peça forem precisos. Se a origem X estiver deslocada do centro real do spindle, uma posição que o programa considera Ø10 pode ser Ø14 na realidade, e a rotação do spindle estará errada na mesma proporção.

Diâmetro atualRotação calculada com G96 S200Com G50 S2500
Ø60Cerca de 1,061 rpm1,061 rpm
Ø40Cerca de 1,592 rpm1,592 rpm
Ø25Cerca de 2,546 rpm2,500 rpm
Ø10Cerca de 6,366 rpm2,500 rpm
Ø0 (centro)Infinita2,500 rpm

Por que um limite máximo de rotação do spindle G50 é essencial

Como mostra a tabela, a rotação calculada do spindle cresce sem limite à medida que o diâmetro se aproxima de zero. Sem um limite, o spindle aumenta até a rotação máxima da máquina, e a força de fixação da placa diminui em rotações mais altas devido à força centrífuga. Girar uma peça grande em alta rotação com fixação fraca cria o risco de a peça ser arremessada.

Por isso, antes de usar G96, especifica-se a rotação máxima do spindle, como em G50 S2500. Esse valor não é determinado pela ferramenta, mas pela placa, pelas castanhas e pelo tamanho e peso da peça. Se uma barra longa ficar projetada para fora atrás do spindle, ele deverá ser definido com um valor menor.

Trajetória de exemplo

Durante o faceamento de X62. até X-0.8, a rotação do spindle começa em cerca de 1,027 rpm e atinge o limite de 2,500 rpm por volta de Ø25. X-0.8, ligeiramente além do centro, evita que uma pequena saliência permaneça no centro devido ao raio de ponta da ferramenta. O desenho mostra apenas a trajetória, mas é preciso considerar que a rotação do spindle muda durante toda a seção de faceamento.

Faceamento de uma face de Ø60 até o centro com G96 S200, torneamento de um diâmetro externo de Ø56 e posterior mudança para G97

O3005
T0101
G21 G90 G18 G40 G99
G50 S2500
G96 S200 M03
G00 X62. Z0.2
G01 X-0.8 F0.12
G00 Z2.
X56.
G01 Z-30. F0.2
G00 X62. Z2.
G97 S800
G00 X100. Z100.
M30
Faceamento de uma face de Ø60 até o centro com G96 S200, torneamento de um diâmetro externo de Ø56 e posterior mudança para G97 — ZX (raio) percursoZX (raio)
Azul-claro tracejado é avanço rápido G00; laranja contínuo é movimento de corte. Os arcos são curvas estáticas calculadas.

A figura acima é o resultado deste programa no CNC Path Analyzer (corte linear 2 segmentos, rápido 4 segmentos).

Operações que exigem o retorno a G97

  • Rosqueamento: em roscas G76 ou G92, a hélice deve começar na mesma posição em cada passe. Alterar a rotação do spindle tira a rosca de sincronismo, portanto usa-se uma rotação fixa com G97 S_.
  • Furação de centro, furação e rosqueamento com macho: a ferramenta está em X0 (o centro), portanto, com G96, o spindle iria imediatamente para a rotação máxima. Uma rotação do spindle adequada às condições de furação é definida diretamente com G97.
  • Movimentos longos até a posição de troca de ferramenta: quando X se desloca para um valor grande, G96 reduz a rotação do spindle e volta a aumentá-la no retorno. Para evitar acelerações e desacelerações desnecessárias, é comum mudar para G97 antes da troca de ferramenta. O G97 S800 do exemplo é um desses casos.

Limitações da estimativa de tempo de usinagem

Quando o avanço por rotação (G99) é usado com G96, o avanço por minuto também muda com a rotação do spindle. O tempo de usinagem no CNC Path Analyzer é um valor de referência que reflete essa mudança nas condições compatíveis; ele não inclui o tempo real de aceleração do spindle. As unidades de avanço continuam em unidades de avanço G98/G99.

Perguntas frequentes

G96 também é usado em centros de usinagem?
Em um centro de usinagem comum, a ferramenta gira, portanto G96 é desnecessário ou tem um significado diferente. O controle de velocidade de corte constante é uma função de máquinas do tipo torno, nas quais a peça gira.
Quando a unidade de S muda?
Em G96, S é uma velocidade de corte em m/min (ft/min em unidades de polegadas); em G97, S é expressa em rpm. A regra é comandar S novamente sempre que o modo for alterado.

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