Controle e automação de Router CNC com dispositivo embarcado para monitoramento de vibrações mecânicas

Abstract

Desde a pré-história a fabricação de objetos é uma atividade essencial à civilização humana. No aspecto econômico, a riqueza material produzida por um país está intimamente ligada aos processos de fabricação. Mas o que tem acontecido com as formas de produção? Estamos na quarta revolução industrial, marcada pela indústria 4.0. No cenário atual, diante do fácil acesso às tecnologias, hardwares de baixo custo, materiais didáticos disponíveis de internet e softwares de acesso livre nasceram as máquinas-ferramenta de pequeno porte, muitas delas feitas por hobistas que, geralmente, desconhecem os princípios básicos de projetos mecânicos e das tecnologias envolvidas. Entre essas máquinas as routers são as mais populares e atendem a uma demanda de mercado principalmente voltada à fabricação de artefatos em madeira. No presente trabalho foi projetado, montado, instalado e testado um sistema de controle CNC para uma router em conjunto com um sistema de monitoramento de vibrações mecânicas embarcado. Para atingir esse objetivo foi realizado um estudo sobre os sistemas de controle CNC, como também foi construído um sistema para o monitoramento das vibrações mecânicas oriundas da usinagem. Numa última etapa, foi realizado um ensaio de avaliação, por meio da usinagem de uma peça-teste, adaptada da norma ABNT NBR NM ISO 10791-7:1999, a fim de obter-se os erros geométricos de cilindricidade, perpendicularidade, retitude, paralelismo, angularidade, circularidade, concentricidade e posição. O sistema de controle CNC foi instalado satisfatoriamente, assim como o sistema de monitoramento das vibrações. Em testes dinâmicos, o sistema de monitoramento da usinagem mostrou-se capaz de detectar variações na aceleração da vibração provocadas por variações nas condições de usinagem, conforme o comportamento previsto em literatura. A aceleração da vibração também foi correlacionada com a rugosidade superficial e os resultados obtidos podem ser úteis para inferir a rugosidade em condições específicas. A router automatizada no presente trabalho juntamente com o sistema de monitoramento das vibrações, proporcionam o domínio da capacidade da máquina na produção de peças usinadas. Adicionalmente, os equipamentos empregados na solução, de baixo custo em sua grande maioria, ampliaram a capacidade do que seria uma simples máquina CNC possibilitando a criação de um dispositivo IoT compatível com as necessidades da indústria 4.0.