Probe e zero da ferramenta na router CNC: por que cada fresa precisa ser medida

O comando sabe onde está o spindle, não a ponta da fresa

Quando o programa manda descer a Z-18, o comando move o spindle. A ponta da fresa vem junto, mas a que distância dele? Depende da ferramenta. Uma broca de dobradiça, uma fresa de 6 mm de corte e uma fresa de facear presas no mesmo spindle têm a ponta em alturas diferentes, com diferença de muitos milímetros. E duas fresas do mesmo modelo, presas na pinça com um pouco mais ou um pouco menos de haste para fora, também.

Por isso cada ferramenta tem o seu comprimento guardado na tabela do comando. Antes de descer, o programa aplica esse comprimento com o G43 e o Z passa a ser contado na ponta da fresa, não no nariz do spindle. Se o número na tabela está certo, a profundidade sai certa com qualquer ferramenta. Se está errado, o programa pode estar perfeito e a peça sai errada mesmo assim.

O probe, o apalpador que mede a ferramenta, existe para esse número. É um sensor fixo na mesa: a máquina leva a ferramenta até ele, desce devagar até a ponta encostar, e o comando grava a altura em que o sensor disparou. Como o sensor está sempre no mesmo lugar, a medida de uma ferramenta pode ser comparada à da outra.

Zero de peça e zero de ferramenta: duas medidas diferentes

A confusão mais comum de quem começa é achar que medir a ferramenta e dar o zero da peça são a mesma coisa. Não são.

O zero peça diz onde a chapa está: o canto de onde o desenho começa, em X e Y, e a altura de referência em Z. Ele é guardado nas coordenadas de peça (G54 e seguintes) e vale para todas as ferramentas.

O zero da ferramenta diz quanto cada ferramenta mede. Ele fica na tabela de ferramentas, uma linha por ferramenta, e não depende da chapa.

O comando soma os dois. A profundidade real é a altura de referência da peça, mais o comprimento da ferramenta, mais o Z do programa. Quando o furo sai fundo demais, o defeito pode estar em qualquer uma das três parcelas, e o jeito de descobrir qual é olhar o padrão:

• Errado com todas as ferramentas, na mesma medida. O problema é o Z da peça: a referência de altura mudou.
• Errado com uma ferramenta só. O problema é o comprimento dela na tabela, ou o programa chamando o comprimento de outra.
• Errado só num programa. Aí sim, o problema está no programa ou no pós-processador.

O manual do Syntec acrescenta um aviso que pega muita gente: depois de alterar a coordenada de peça, refaça a compensação de comprimento da ferramenta. As duas medidas são independentes no conceito, mas a forma como foram gravadas pode amarrar uma à outra.

O que sai errado quando o comprimento está errado

O erro de comprimento não aparece como peça torta. Aparece como profundidade errada, e cada operação mostra isso de um jeito.

Numa conta de exemplo: uma fresa reafiada perde 2 mm de comprimento. Se ninguém mede de novo, a tabela continua com o comprimento antigo, e todo corte dela sai 2 mm mais raso. No corte passante, que normalmente entra só uns décimos no martírio, isso basta para a peça não soltar. O operador vê a peça presa, aumenta a profundidade no programa e "resolve". Na próxima fresa nova, essa mesma profundidade afunda no martírio.

O caso mais feio é o da ferramenta trocada. Se o programa chama a ferramenta 5 e aplica o comprimento da 4, a diferença entre as duas vai inteira para a peça. Pode ser uma broca que fura a mesa de sacrifício de lado a lado, ou uma fresa que corta o ar a vários milímetros da chapa.

Como o probe mede, e o que atrapalha a medida

No Syntec, a medição no apalpador fica em F3 Offset/Setting → Tool Tip Measure. A rotina tem três modos: uma ferramenta e uma peça, uma ferramenta e várias peças, e várias ferramentas e várias peças. O último é o da máquina com magazine. O operador informa o número da ferramenta, a máquina mede, e ele passa para a próxima até terminar.

Dois campos da tela merecem atenção, porque são a proteção da própria medição:

• Cota Z inicial. É a altura em que a descida começa. Alta demais, a medição demora. Baixa demais, a fresa mais comprida bate no sensor ainda em deslocamento.
• Altura mínima. Se a ferramenta passa dela e o sensor não dispara, o comando para e avisa. É o que impede a máquina de enterrar uma ferramenta no sensor quando ele não respondeu, ou quando não há ferramenta no spindle.

O que atrapalha a medida é físico. Pó de MDF acumulado em cima do sensor entra na conta: a ponta encosta no pó, o comando acha a ferramenta mais comprida do que ela é, e o corte sai raso. Cavaco preso na ponta da fresa faz o mesmo. Por isso o sensor se limpa antes de medir, como se limpa o cone antes de prender a ferramenta.

O probe também tem limite: ele mede o comprimento, não o diâmetro. O raio da ferramenta, que decide se a peça sai na medida em X e Y, continua vindo do cadastro na tabela.

Sem probe: medir à mão, contra uma referência

Nem toda router tem probe. Sem ele, o comprimento se mede encostando a ferramenta numa referência, com o volante manual (MPG). O manual do Syntec descreve dois métodos.

Relativo. Uma ferramenta é a de referência. O operador leva ela até a face da peça, grava essa altura e zera a coordenada relativa. Depois monta a ferramenta a medir e encosta no mesmo ponto. A diferença que aparece na coordenada relativa é o comprimento dela em relação à primeira, e vai para a tabela.

Absoluto. Todas as ferramentas são encostadas no mesmo ponto fixo, como a mesa, e cada uma tem o seu valor gravado a partir dele.

Funciona, mas com dois custos. O primeiro é tempo: com dez ferramentas, são dez encostos com o volante. O segundo é o toque: a medida depende de quanto o operador apertou contra a referência. Uma folha de papel entre a ponta e a peça ajuda, mas o resultado varia de uma pessoa para outra. Com uma ferramenta só, ou com poucas, isso não pesa. Com magazine, pesa muito.

Se a ferramenta quebra no meio do corte e a face da peça já foi usinada, o método relativo ainda resolve. Encoste a ferramenta padrão em qualquer ponto firme da máquina, depois a nova no mesmo ponto: a coordenada relativa é o comprimento.

Quando medir de novo

A medida vale enquanto a ferramenta estiver presa do mesmo jeito. Qualquer coisa que mude a distância entre o spindle e a ponta pede medição nova:

• Ferramenta nova no magazine. Mesmo modelo, mesmo fornecedor: o comprimento não é igual ao da anterior.
• Fresa afiada. A afiação come a ponta. A ferramenta volta mais curta.
• Troca de pinça, ou ferramenta solta e presa de novo. A haste entra mais ou menos na pinça ER32, e o comprimento para fora muda. Dá para errar um milímetro só ao reapertar.
• Ferramenta quebrada e substituída. É ferramenta nova, mesmo que a posição do magazine seja a mesma.
• Mudança na coordenada de peça. Pelo aviso do manual, refaça a compensação de comprimento.

O que não pede medição nova é o desvio pequeno de uma ferramenta que está no lugar. Se o rebaixo saiu um décimo raso, o Syntec tem o campo de desgaste: o operador corrige o desgaste de comprimento daquela ferramenta e o comando soma ao comprimento medido. Quando a ferramenta for medida de novo, esse desgaste é zerado.

E tem a tabela do magazine. Numa máquina com troca automática, o comando guarda qual ferramenta está em cada posição. Se alguém tira uma ferramenta com a máquina desligada, ou se a energia cai no meio de uma troca, essa tabela pode ficar desordenada. Aí a máquina pega a ferramenta 7 achando que é a 5 e aplica o comprimento errado. Conferir a tabela do magazine faz parte de medir.

O martírio e a referência de altura

Na marcenaria, o corte passante atravessa a chapa e entra uns décimos na chapa de sacrifício, o martírio, para a peça soltar inteira. É a operação que mais depende da altura certa, porque a margem é pequena: décimos a menos, a peça não solta; milímetros a mais, o martírio vira um mapa de sulcos e o vácuo vaza por eles.

Por isso a referência de Z precisa ser escolhida e mantida. Há dois jeitos de contar a profundidade: a partir da face de cima da chapa, ou a partir da face do martírio. Contar pelo martírio tem uma vantagem no nesting: a chapa de MDF varia de espessura de um lote para outro, e o corte passante continua entrando os mesmos décimos no martírio com qualquer chapa. O que importa é que o programa e a máquina usem a mesma referência.

E o martírio muda. Cada aplainamento tira alguns décimos da face e baixa a referência. Depois de aplainar, a altura de referência da peça precisa ser atualizada, ou todo corte passante passa a sair raso pela espessura que foi tirada. É o mesmo raciocínio da fresa afiada, só que vale para todas as ferramentas ao mesmo tempo, e se reconhece pelo padrão: errado com todas, na mesma medida.

Para o resto dos cuidados com a mesa (setores, vedação, peça pequena), o artigo sobre a mesa de vácuo e a peça que sai voando segue de onde este para. E a rotina diária de ferramenta, do cone limpo ao cadastro, está em como operar uma router CNC como profissional.

Qual máquina Etools entra aqui

O probe faz mais diferença quanto mais ferramentas a máquina tem no magazine, porque é ali que medir à mão vira gargalo.

A Start ATC 10 sai com probe para as 10 ferramentas do magazine. Ela é a máquina da capa, na versão S com mesa de descarga. Cada fresa e cada broca tem um comprimento diferente: a máquina encosta a ferramenta no sensor, guarda a medida e usa esse número para calcular a profundidade do furo, do rebaixo e da gravação. Na Linha Max, o probe registra o comprimento de cada uma das 12 ferramentas do magazine no pórtico, sem ninguém medir e cadastrar uma por uma. A New Pro 12 também tem probe, com 12 ferramentas, 90 m/min e o comando Syntec 63CA. Nas células da Linha Nesting, a Max Nesting e a New Pro Nesting medem e guardam o comprimento das 12 e das 16 ferramentas.

A Start Full trabalha diferente: em vez de magazine, tem dois spindles de 4,5 kW, cada um com a sua ferramenta montada. A ficha dela não lista probe. Ali o comprimento se acerta com o volante MPG, encostando a ferramenta na referência. Com duas ferramentas fixas, que só mudam quando o operador troca a fresa, é uma rotina curta. Basta não esquecer de medir de novo a cada troca.