A fabricação de peças mecânicas por usinagem tornou-se mais versátil com o uso de máquinas-ferramentas com Comando Numérico Computadorizado. Este recurso permitiu a obtenção de superfícies de geometria mais complexa, extremamente difíceis de se fabricar com máquinas convencionais. A tarefa de escrever os programas CNC para usinar tal geometria também não é fácil, sendo necessário recursos auxiliares para alcançar este objetivo. O embasamento para utilização desta tecnologia passa inicialmente pelos conceitos e fundamentos de máquinas-ferramentas com CNC, programação CNC e modelagem geométrica de superfícies. Na elaboração deste estudo foram analisados vários relatos sobre sistemas de geração de programas CNC, tipos de trajetórias de ferramentas, otimização de programas CNC, reconhecimento de forma e sistemas de simulação e verificação. Desta análise foi estruturada uma estratégia para realização deste trabalho, que trata da implementação de um sistema de geração de programas CNC para máquinas de 3 eixos, destinado a superfícies de forma livre. O software admite modelos de superfícies criadas em um modelador na forma paramétrica Bézier e gera segmentos de programa CNC para usiná-las em duas etapas: desbaste e acabamento. Do modelo paramétrico são geradas duas poligonalizações para estas duas etapas. A primeira, de menor resolução, é usada para a operação de desbaste, para seleção de ferramentas e para determinação das inclinações da superfície, dados necessários para a operação posterior. A segunda, de maior resolução, oferece melhores condições de aproximação da superfície paramétrica e permite a geração da trajetória usada no acabamento. A etapa de desbaste, destinada à remoção do excesso de material da peça, é realizada com uma ferramenta de extremidade cilíndrica trabalhando em vários planos de corte. Cada plano é usinado através de movimentos em ziguezague, e posteriormente faz-se uma trajetória equidistante ao contorno das cavidades ou protrusões existentes. Já a etapa de acabamento, que visa conferir a forma e dimens5o desejadas à peça, é realizada com uma ferramenta de extremidade esférica trabalhando em ziguezague por toda a superfície. Nesta etapa, são determinados espaçamentos diferenciados entre os movimentos da ferramenta, segundo as inclinações da superfície. Desta forma, consegue-se uma redução no número de comandos, sem perder em qualidade. Três casos são apresentados, sendo o primeiro, uma superfície formada por toda cavidade e uma protrusão, o segundo, uma cavidade e o terceiro uma protrusão. O primeiro caso apresenta todos os passos executados nestas etapas consideradas. Os demais apresentam os resultados obtidos. Para verificar o programa CNC gerado foi implementado um simulador que confere o resultado obtido com a superfície modelada na forma paramétrica. Este simulador também tem um funcionamento diferenciado para cada etapa de usinagem e confere uma boa precisão a peça acabada. Os resultados demonstram a eficiência do sistema quanto à sua rapidez e também quanto à forma da peça. Em função das resoluções consideradas nos sistemas de geração e de simulação, encontrou-se um erro entre a superfície paramétrica e a superfície simulada. Conclui-se que a utilização de maior resolução para a geração da trajetória da ferramenta na etapa de acabamento é decisiva para a redução do erro encontrado comparando o modelo paramétrico com a superfície simulada. / Manufacturing of mechanical pieces by machining became more versatile with the use of tool machines equipped with Computerized Numerical Control. This resource allows more complex geometry surfaces, which are very difficult of manufacture with conventional machines. Writing of CNC programs for machining such geometry is also not easy, demanding further resources to fulfill this goal. Basics of using this tecnology includes concepts and fundamentals of CNC tool machines, CNC programming and geometrical modeling of surfaces. In this dissertation, it were analysed several reports of CNC tool path generation systems, tool path types, CNC program optimization, form recognition and simulation and verification systems. From this analysis, it was designed a strategy to prepare this dissertation, whose main purpose was to implement a CNC program generation system for 3 axis machines for free-form surfaces. The software admits surface models designed in a modeler using Bezier parametric form and generates segments of CNC programs for machining in two stages: rough and finishing. From the parametric model, two poligonalizations are generated for these stages. The first, of lower resolution, is used for a rough operation, for tools selection and for determination of surface inclinations, which ares necessary data for later operations. The second poligonalization, of greater resolution, offers better conditions of aproximation to the parametric surface and allows the generation of the tool path used in finishing. The rough stage, used to remove excess of material in this piece, is realized with a cylindrical end cutter working in several cutting planes. Every plane is machined in zigzag movements and later is done a tool path with constant offset with the existent cavity or protrusions. The finishing stage, whose goal is to give the desirable form and dimension to the piece, is done with a ball-end cutter, working in zigzag upon the whole surface. In this stage, no equal distances are determined betwen the tool movements according to surface inclinations. Thus, a reduction in the number of commands is obtained without loss of quality. Three cases are presented, where the first one is a surface formed by a cavity and a protrusion, the second one is a cavity, and the third one is a protrusion The first case is completely presented with all the steps. In the others cases, results are given. In order to evaluate the generated CNC program, it was implemented a simulator that checks the results with the modeled surface. This simulator uses different approaches in each stage of machining and gives a good precision to piece finishing. The results demonstrate the system eficiency as to speed, performance and also to form. On account of resolutions considered in the generation system and in simulation, errors were found between the parametric and the simulated surfaces. Comparing the parametric model with the simulated surface, it is clear that the use of greater resolution during the generation of the tool path in the finishing stage is decisive to reduce the errors.

A fabricação de peças mecânicas por usinagem tornou-se mais versátil com o uso de máquinas-ferramentas com Comando Numérico Computadorizado. Este recurso permitiu a obtenção de superfícies de geometria mais complexa, extremamente difíceis de se fabricar com máquinas convencionais. A tarefa de escrever os programas CNC para usinar tal geometria também não é fácil, sendo necessário recursos auxiliares para alcançar este objetivo. O embasamento para utilização desta tecnologia passa inicialmente pelos conceitos e fundamentos de máquinas-ferramentas com CNC, programação CNC e modelagem geométrica de superfícies. Na elaboração deste estudo foram analisados vários relatos sobre sistemas de geração de programas CNC, tipos de trajetórias de ferramentas, otimização de programas CNC, reconhecimento de forma e sistemas de simulação e verificação. Desta análise foi estruturada uma estratégia para realização deste trabalho, que trata da implementação de um sistema de geração de programas CNC para máquinas de 3 eixos, destinado a superfícies de forma livre. O software admite modelos de superfícies criadas em um modelador na forma paramétrica Bézier e gera segmentos de programa CNC para usiná-las em duas etapas: desbaste e acabamento. Do modelo paramétrico são geradas duas poligonalizações para estas duas etapas. A primeira, de menor resolução, é usada para a operação de desbaste, para seleção de ferramentas e para determinação das inclinações da superfície, dados necessários para a operação posterior. A segunda, de maior resolução, oferece melhores condições de aproximação da superfície paramétrica e permite a geração da trajetória usada no acabamento. A etapa de desbaste, destinada à remoção do excesso de material da peça, é realizada com uma ferramenta de extremidade cilíndrica trabalhando em vários planos de corte. Cada plano é usinado através de movimentos em ziguezague, e posteriormente faz-se uma trajetória equidistante ao contorno das cavidades ou protrusões existentes. Já a etapa de acabamento, que visa conferir a forma e dimens5o desejadas à peça, é realizada com uma ferramenta de extremidade esférica trabalhando em ziguezague por toda a superfície. Nesta etapa, são determinados espaçamentos diferenciados entre os movimentos da ferramenta, segundo as inclinações da superfície. Desta forma, consegue-se uma redução no número de comandos, sem perder em qualidade. Três casos são apresentados, sendo o primeiro, uma superfície formada por toda cavidade e uma protrusão, o segundo, uma cavidade e o terceiro uma protrusão. O primeiro caso apresenta todos os passos executados nestas etapas consideradas. Os demais apresentam os resultados obtidos. Para verificar o programa CNC gerado foi implementado um simulador que confere o resultado obtido com a superfície modelada na forma paramétrica. Este simulador também tem um funcionamento diferenciado para cada etapa de usinagem e confere uma boa precisão a peça acabada. Os resultados demonstram a eficiência do sistema quanto à sua rapidez e também quanto à forma da peça. Em função das resoluções consideradas nos sistemas de geração e de simulação, encontrou-se um erro entre a superfície paramétrica e a superfície simulada. Conclui-se que a utilização de maior resolução para a geração da trajetória da ferramenta na etapa de acabamento é decisiva para a redução do erro encontrado comparando o modelo paramétrico com a superfície simulada. / Manufacturing of mechanical pieces by machining became more versatile with the use of tool machines equipped with Computerized Numerical Control. This resource allows more complex geometry surfaces, which are very difficult of manufacture with conventional machines. Writing of CNC programs for machining such geometry is also not easy, demanding further resources to fulfill this goal. Basics of using this tecnology includes concepts and fundamentals of CNC tool machines, CNC programming and geometrical modeling of surfaces. In this dissertation, it were analysed several reports of CNC tool path generation systems, tool path types, CNC program optimization, form recognition and simulation and verification systems. From this analysis, it was designed a strategy to prepare this dissertation, whose main purpose was to implement a CNC program generation system for 3 axis machines for free-form surfaces. The software admits surface models designed in a modeler using Bezier parametric form and generates segments of CNC programs for machining in two stages: rough and finishing. From the parametric model, two poligonalizations are generated for these stages. The first, of lower resolution, is used for a rough operation, for tools selection and for determination of surface inclinations, which ares necessary data for later operations. The second poligonalization, of greater resolution, offers better conditions of aproximation to the parametric surface and allows the generation of the tool path used in finishing. The rough stage, used to remove excess of material in this piece, is realized with a cylindrical end cutter working in several cutting planes. Every plane is machined in zigzag movements and later is done a tool path with constant offset with the existent cavity or protrusions. The finishing stage, whose goal is to give the desirable form and dimension to the piece, is done with a ball-end cutter, working in zigzag upon the whole surface. In this stage, no equal distances are determined betwen the tool movements according to surface inclinations. Thus, a reduction in the number of commands is obtained without loss of quality. Three cases are presented, where the first one is a surface formed by a cavity and a protrusion, the second one is a cavity, and the third one is a protrusion The first case is completely presented with all the steps. In the others cases, results are given. In order to evaluate the generated CNC program, it was implemented a simulator that checks the results with the modeled surface. This simulator uses different approaches in each stage of machining and gives a good precision to piece finishing. The results demonstrate the system eficiency as to speed, performance and also to form. On account of resolutions considered in the generation system and in simulation, errors were found between the parametric and the simulated surfaces. Comparing the parametric model with the simulated surface, it is clear that the use of greater resolution during the generation of the tool path in the finishing stage is decisive to reduce the errors.

A fabricação de peças mecânicas por usinagem tornou-se mais versátil com o uso de máquinas-ferramentas com Comando Numérico Computadorizado. Este recurso permitiu a obtenção de superfícies de geometria mais complexa, extremamente difíceis de se fabricar com máquinas convencionais. A tarefa de escrever os programas CNC para usinar tal geometria também não é fácil, sendo necessário recursos auxiliares para alcançar este objetivo. O embasamento para utilização desta tecnologia passa inicialmente pelos conceitos e fundamentos de máquinas-ferramentas com CNC, programação CNC e modelagem geométrica de superfícies. Na elaboração deste estudo foram analisados vários relatos sobre sistemas de geração de programas CNC, tipos de trajetórias de ferramentas, otimização de programas CNC, reconhecimento de forma e sistemas de simulação e verificação. Desta análise foi estruturada uma estratégia para realização deste trabalho, que trata da implementação de um sistema de geração de programas CNC para máquinas de 3 eixos, destinado a superfícies de forma livre. O software admite modelos de superfícies criadas em um modelador na forma paramétrica Bézier e gera segmentos de programa CNC para usiná-las em duas etapas: desbaste e acabamento. Do modelo paramétrico são geradas duas poligonalizações para estas duas etapas. A primeira, de menor resolução, é usada para a operação de desbaste, para seleção de ferramentas e para determinação das inclinações da superfície, dados necessários para a operação posterior. A segunda, de maior resolução, oferece melhores condições de aproximação da superfície paramétrica e permite a geração da trajetória usada no acabamento. A etapa de desbaste, destinada à remoção do excesso de material da peça, é realizada com uma ferramenta de extremidade cilíndrica trabalhando em vários planos de corte. Cada plano é usinado através de movimentos em ziguezague, e posteriormente faz-se uma trajetória equidistante ao contorno das cavidades ou protrusões existentes. Já a etapa de acabamento, que visa conferir a forma e dimens5o desejadas à peça, é realizada com uma ferramenta de extremidade esférica trabalhando em ziguezague por toda a superfície. Nesta etapa, são determinados espaçamentos diferenciados entre os movimentos da ferramenta, segundo as inclinações da superfície. Desta forma, consegue-se uma redução no número de comandos, sem perder em qualidade. Três casos são apresentados, sendo o primeiro, uma superfície formada por toda cavidade e uma protrusão, o segundo, uma cavidade e o terceiro uma protrusão. O primeiro caso apresenta todos os passos executados nestas etapas consideradas. Os demais apresentam os resultados obtidos. Para verificar o programa CNC gerado foi implementado um simulador que confere o resultado obtido com a superfície modelada na forma paramétrica. Este simulador também tem um funcionamento diferenciado para cada etapa de usinagem e confere uma boa precisão a peça acabada. Os resultados demonstram a eficiência do sistema quanto à sua rapidez e também quanto à forma da peça. Em função das resoluções consideradas nos sistemas de geração e de simulação, encontrou-se um erro entre a superfície paramétrica e a superfície simulada. Conclui-se que a utilização de maior resolução para a geração da trajetória da ferramenta na etapa de acabamento é decisiva para a redução do erro encontrado comparando o modelo paramétrico com a superfície simulada. / Manufacturing of mechanical pieces by machining became more versatile with the use of tool machines equipped with Computerized Numerical Control. This resource allows more complex geometry surfaces, which are very difficult of manufacture with conventional machines. Writing of CNC programs for machining such geometry is also not easy, demanding further resources to fulfill this goal. Basics of using this tecnology includes concepts and fundamentals of CNC tool machines, CNC programming and geometrical modeling of surfaces. In this dissertation, it were analysed several reports of CNC tool path generation systems, tool path types, CNC program optimization, form recognition and simulation and verification systems. From this analysis, it was designed a strategy to prepare this dissertation, whose main purpose was to implement a CNC program generation system for 3 axis machines for free-form surfaces. The software admits surface models designed in a modeler using Bezier parametric form and generates segments of CNC programs for machining in two stages: rough and finishing. From the parametric model, two poligonalizations are generated for these stages. The first, of lower resolution, is used for a rough operation, for tools selection and for determination of surface inclinations, which ares necessary data for later operations. The second poligonalization, of greater resolution, offers better conditions of aproximation to the parametric surface and allows the generation of the tool path used in finishing. The rough stage, used to remove excess of material in this piece, is realized with a cylindrical end cutter working in several cutting planes. Every plane is machined in zigzag movements and later is done a tool path with constant offset with the existent cavity or protrusions. The finishing stage, whose goal is to give the desirable form and dimension to the piece, is done with a ball-end cutter, working in zigzag upon the whole surface. In this stage, no equal distances are determined betwen the tool movements according to surface inclinations. Thus, a reduction in the number of commands is obtained without loss of quality. Three cases are presented, where the first one is a surface formed by a cavity and a protrusion, the second one is a cavity, and the third one is a protrusion The first case is completely presented with all the steps. In the others cases, results are given. In order to evaluate the generated CNC program, it was implemented a simulator that checks the results with the modeled surface. This simulator uses different approaches in each stage of machining and gives a good precision to piece finishing. The results demonstrate the system eficiency as to speed, performance and also to form. On account of resolutions considered in the generation system and in simulation, errors were found between the parametric and the simulated surfaces. Comparing the parametric model with the simulated surface, it is clear that the use of greater resolution during the generation of the tool path in the finishing stage is decisive to reduce the errors.

This thesis aims at designing a solution to the comprehensive use of construction underlying documents for the CNC programming of turbine casings. The introductory part of the thesis contains a description of the CNC programming and CAD/CAM systems. The following is mapping of the current state of the construction underlying documents, and mapping of the situation in the department of technology in Siemens Industrial Turbomachinery, s.r.o., Brno. The further section presents an analysis of the problem that arose when processing and sharing the construction underlying documents with the aim of streamlining the CNC programming process. The closing part presents the evaluation and conclusions for implementation of the proposed solutions.

The master thesis is about creating technological process of production of a rotational part. The specified part is crankshaft and it is a new contract in manufacturing company. The goal is to design a CNC technology and verify the technology in production. There are used turning, milling and drilling methods in the machining process. There is a hexagon presssed in to the part, which requires a special preparation. Production requires the involvement of co-operation for nitriding surface treatment of the shaft. In the end a selling price is determined.

This master’s thesis deals with production of grinding roller driveshaft in Bühler CZ s.r.o. in Žamberk. In the first part the attention is focused on analysis of current technology. Following chapters of thesis are focused on innovations to existing production technology, for example a technological test, CNC programming realization, machine times calculations or creating of technical documentation to ensure production of rotating part. The last chapter of the thesis focuses on economical assessment.

This work consists in proposing a methodology for the conversion of conventional sectioning machines in CNC equipments. The study is directed to the furniture industry and considers the possibility to outfit this kind of equipment with two programmable motion axes, through the utilization of devices as linear guides activated by engines with positioning accuracy. The system specifies one of the axes for motion and positioning of the plate to be counted, according to the dimensions of the project and other axis for the displacement of the limit sensor of the cutting tool. The technique consists in generating automatically the CNC programs for the adapted machine with data coming from systems of cutting plans generation. This work shows how to implement this technique through CAD application and considers two possibilities of obtaining the Cutting Plan data. On the first case, the sequence of cutting, defined with specialized computer programs, is converted in a drawing on CAD, that after is processed for the generation of the CNC program to the machine. The other alternative is to consider the possibility to implement techniques dedicated to the definition of the cutting arrangement, through CAD routines. In this case, a manual method was purposed with the goal to demonstrate the technique that assumes that the furniture project is virtually defined on CAD through 3D drawing resources. To demonstrate the validity of the methodology were elaborated two virtual projects a kitchen and a bedroom for which were generating the cutting plans with different techniques and their CNC programs. This study shows that the number of patterns produced for cutting planes through the proposed empirical method for a software used is the same. However, note that there is a difference in the occupied area, comparing the use of sheet parts in the software and the empirical method, it would not be feasible due to the sum of surpluses generated a longer period of production. / Este trabalho consiste em propor uma metodologia para conversão de máquinas seccionadoras convencionais em equipamentos CNC. O estudo é direcionado à indústria moveleira e considera a possibilidade de equipar esse tipo de equipamento com dois eixos de movimentação programáveis, através da utilização de dispositivos como guias lineares acionadas por motores com precisão de posicionamento. O sistema especifica um dos eixos para movimentação e posicionamento da chapa a ser cortada, conforme dimensões de projeto e outro eixo para deslocamento do sensor de fim de curso da ferramenta de corte. A técnica consiste em gerar automaticamente os programas CNC para a máquina adaptada a partir de dados provenientes de sistemas de geração de planos de corte. O trabalho mostra como implementar essa técnica através de aplicativos CAD e considera duas possibilidades de obtenção dos dados do Plano de Corte. No primeiro caso, a sequência de corte, definida em programas computacionais especializados, é convertida em um desenho do CAD, que posteriormente é processado para a geração do programa CNC para a máquina. A outra alternativa é considerar a possibilidade de implementação de técnicas dedicadas à definição do arranjo do corte, através de rotinas do CAD. Nesse caso, um método empírico foi proposto com o objetivo de demonstrar a técnica, que parte do princípio de que o projeto do móvel esteja virtualmente definido no CAD através de recursos 3D de desenho. Para demonstrar a validade da metodologia, foram elaborados dois projetos virtuais uma cozinha e um quarto para os quais foram gerados os planos de corte por diferentes técnicas e os respectivos programas CNC. O estudo realizado mostra que a quantidade de arranjos gerados para planos de corte através do método empírico proposto em relação a um software utilizado é a mesma. Além disso, nota-se que existe uma diferença de área ocupada, comparando-se o aproveitamento das peças na chapa no software e no método empírico, o mesmo não seria viável devido ao somatório de sobras geradas num período maior de produção.

The intent of the thesis is to automate the generation of computer numerical control (CNC) codes from geometrical computer-aided design (CAD) models. The work is carried out using two machines, the MDX 40A milling machine, and the HAAS VM3 machine. The case study is to determine the potential in automating the code generation process. The empirical findings from the research studies reveal that the manual process for programming the codes for the models pose a challenge of consuming more time using the procedures in computer-aided manufacturing and manual operations performed by a programmer. One crucial factor to meet these requirements is the productivity of the machining process. Design automation for machining is the potent tool to increase productivity in this process. The main methods used in the study to fulfill the main objective of the thesis are addressed. The programming of the code is automated for these two machines and the outcome is compared with the manual approach. The need of automating the codes is to provide better accuracy and efficiency. Further, automation is beneficial as it increases the capability to accommodate the new changes in the design of the model. The conclusion drawn from the results of the study is that the automation for code programming results in increasing the speed of the machining process by reducing time consumption. Though the approach of automating codes is carried out for two machines, the potential of this approach is that the code generation process is not dependant on the post-processor of any specific machine / <p>The Master Thesis (Master of Science degree in Mechanical Engineering)</p>

This work describes a tool for extraction of features in 2D images applied to industrial automation. The method uses techniques implemented targeting of images into pieces model as detection of edges in the extraction of spatial coordinates of the image and import applications in CAD (Computer-Aided Design) for the generation of programmers for Computer Numerical Control (CNC). This work is to copy a particular model (image) from an existing object, which features a process of reverse engineering. An initial prototype was developed using the Java language with the Eclipse IDE and library for handling complex images, the API Java Advanced Image (JAI). For the acquisition of parts to be machined, was prepared an environment of lighting to highlight areas of interest improving the luminance of the same and enabling the application of techniques developed in this prototype. Different operators for detecting edges were exploited in order to implement the best technical and that best represent the real piece. A new technique of targeting the prototype was adapted from the integration of technology Java / MatLab and with the acquisition of images through technical Multi-flash. After the application of different processing techniques, a text file containing the coordinates of the image (piece) is generated and imported into CAD. In the CAD environment, runs calculating the trajectory of the tool that identifies the geometry of the piece and defines the path of the tool in the generation of CNC program for breeding the same. Results presented and evaluation of the tool demonstrates the feasibility of applying the automated system developed as part of parts to play in numerical control machines. / O presente trabalho descreve uma ferramenta para extração de características em imagens 2D aplicado à automação industrial. O método implementado utiliza técnicas de segmentação de imagens em peças modelo, como detecção de bordas, na extração das coordenadas espaciais da imagem e importação em aplicativos CAD (Computer-Aided Design) para a geração de programas de Comando Numérico Computadorizado (CNC). Este trabalho consiste em copiar um determinado modelo (imagem) partindo de um objeto já existente, o que caracteriza um processo de engenharia reversa. Um protótipo inicial foi desenvolvido usando a linguagem Java com o IDE Eclipse e a biblioteca para manipulação de imagens complexas, o API Java Advanced Image (JAI). Para a aquisição das peças a serem usinadas, foi elaborado um ambiente de iluminação a fim de ressaltar áreas de interesse melhorando a luminância das mesmas e viabilizando a aplicação das técnicas desenvolvidas nesse protótipo. Diferentes operadores de detecção de bordas foram explorados, a fim de aplicar a melhor técnica e que melhor representasse a peça real. Uma nova técnica de segmentação foi adaptada ao protótipo, a partir da integração da tecnologia Java/MatLab e com a aquisição de imagens através da técnica Multi-flash. Após a aplicação de diferentes técnicas de processamento, um arquivo texto contendo as coordenadas da imagem (peça) é gerado e importado no CAD. No ambiente CAD, é executado o cálculo da trajetória da ferramenta que identifica a geometria da peça e define o caminho da ferramenta na geração do programa CNC para reprodução da mesma. Resultados apresentados e a avaliação da ferramenta demonstram a viabilidade de aplicação do sistema desenvolvido como parte automatizada para reprodução de peças em máquinas de comando numérico.

The thesis details the NX CAM application and its capabilities in the production of specific shapes on selected components. It includes a selection of machinery, respective tools, together with shanks and clamping cones, as well as selection and verification of the cutting conditions. The process is accompanied by a graphic simulation and complemented by an economic evaluation.