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 atual | Rotação calculada com G96 S200 | Com G50 S2500 |
|---|---|---|
| Ø60 | Cerca de 1,061 rpm | 1,061 rpm |
| Ø40 | Cerca de 1,592 rpm | 1,592 rpm |
| Ø25 | Cerca de 2,546 rpm | 2,500 rpm |
| Ø10 | Cerca de 6,366 rpm | 2,500 rpm |
| Ø0 (centro) | Infinita | 2,500 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.
M30A 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 S800do 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.