1. Il controllo numerico C.N. Sistemi di Produzione
L’automazione
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L’automazione
n Insieme delle tecniche e dei metodi per
sostituire o ridurre l’intervento umano in
un’attività lavorativa
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2. Il controllo numerico C.N. Sistemi di Produzione
Automazione delle macchine utensili
(M.U.)
n Eliminare l’intervento umano di controllo
n Eliminare le operazioni manuali di montaggio
n Effettuare operazioni contemporanee
n Integrare le lavorazioni
n Effettuare il controllo dimensionale
n Aumentare la flessibilità
n Integrare le attività di progetto e produzione
Evoluzione dei sistemi automatici
n Tornio automatico
n Tornio plurimandrino
n Tornio a copiare
n Trapano plurimandrino
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3. Il controllo numerico C.N. Sistemi di Produzione
Il controllo numerico
(C.N.)
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Il controllo numerico
n Sistema automatizzato che fornisce alla
macchina utensile (M.U.) le informazioni ed i
comandi necessari al suo funzionamento in
alternativa al comando manuale
n Controllo automatico realizzato mediante un
dispositivo in grado di interpretare i dati numerici
introdotti all'inizio e nel corso del processo
(definizione ISO)
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4. Il controllo numerico C.N. Sistemi di Produzione
Elementi di un sistema C.N.
n Logiche di lettura
n Zone di memoria
n Logiche di elaborazione dei comandi
Vantaggi dei sistemi a C.N.
n Aumento della produzione
n Riduzione dei tempi passivi
n Miglioramento della qualità del prodotto
n Riduzione degli scarti
n Riduzione del costo della mano d’opera
n Utilizzo di una macchina per più lavorazioni
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5. Il controllo numerico C.N. Sistemi di Produzione
Svantaggi dei sistemi a C.N.
n Elevato costo d’acquisto delle M.U.
n Spese di manutenzione e assistenza tecnica
delle macchine
n Necessità di programmatori specializzati
Schema di un sistema a C.N.
TAVOLA
SERVO
MOTORE
Vite
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6. Il controllo numerico C.N. Sistemi di Produzione
Differenze tra sistemi CN – MU
tradizionali
n Sistemi di azionamento (motori e controlli)
n Uso delle viti a ricircolo di sfere
n Sistemi di sostentamento idrostatico delle tavole
La vite a ricircolo di sfere
Ricircolo esterno
delle sfere
Vite
Madrevite
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7. Il controllo numerico C.N. Sistemi di Produzione
Tipologie di informazioni delle M.U.
n Continuo
¨ posizioni
¨ traiettorie e velocità di tavola, pezzo, utensile
n Discreto
¨ partenze
¨ arresti
¨ cambio utensile
Tipologie delle istruzioni da C.N. a
M.U.
n Geometriche (movimenti relativi tavola - utensile)
n Di processo
¨ velocità
di rotazione del mandrino
¨ avanzamenti
n Operative
¨ interpolazione
¨ movimenti della tavola o dell'utensile
n Di commutazione
¨ azionamenti dei circuiti secondari
¨ cambio utensili - carico e scarico del pezzo
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8. Il controllo numerico C.N. Sistemi di Produzione
L’unità di governo
n Gestione del part program
n Gestione dei motori e trasduttori degli assi
n Controllo del moto di taglio
n Gestione del cambio automatico dell’utensile
n Analisi della movimentazione del pezzo
n Esecuzione di controlli operativi e funzionali
Schema a blocchi di un C.N.
Macchina Lettura
utensile codice ISO
Circuiti Unità
Azionamenti
di potenza di governo
Trasduttori
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9. Il controllo numerico C.N. Sistemi di Produzione
Il controllo ad anello
chiuso
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Il controllo ad anello chiuso
Segnale
di comando
+
Σ
IN
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10. Il controllo numerico C.N. Sistemi di Produzione
Il controllo ad anello chiuso
n Gli attuatori effettuano il posizionamento sulle
quote programmate, definendo la posizione
attuale dell’organo considerato
+
Σ Attuatore
IN
Il controllo ad anello chiuso
n La slitta permette il moto degli assi della
macchina a controllo numerico
+
Σ Attuatore Slitta
IN
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11. Il controllo numerico C.N. Sistemi di Produzione
Il controllo ad anello chiuso
n Il trasduttore trasforma l’ informazione di
posizione o velocità in un segnale elettrico
gestibile dall’unità di governo
+
Σ Attuatore Slitta Trasduttore
IN
Il controllo ad anello chiuso
n La differenza tra il segnale di comando e quello
di retroazione genera un errore di posizione o di
velocità
+
Σ Attuatore Slitta Trasduttore
IN
-
OUT
Segnale di retroazione
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12. Il controllo numerico C.N. Sistemi di Produzione
Il controllo della
traiettoria
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Sistemi di controllo delle traiettorie
n Controllo di posizione (punto a punto)
¨ il moto degli assi è dato da attuatori meccanici
¨ lospostamento relativo tavola - testa è
indipendente dalla traiettoria
¨ non esistono relazioni funzionali tra gli assi
¨ il
comparatore emette un segnale che inibisce il
movimento quando X − X = 0
0
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13. Il controllo numerico C.N. Sistemi di Produzione
Controllo punto a punto
n L'utensile si muove descrivendo traiettorie
rettilinee parallele agli assi della macchina
C
E
A
D
B
Sistemi di controllo delle traiettorie
n Controllo continuo di traiettoria
¨ controllo incrementale del posizionamento
dell'utensile e della velocità di lavoro
¨è necessaria un’ interpolazione dei punti (lineare,
circolare, parabolica, cubica ecc.)
¨ alservomotore giunge un riferimento in velocità
quando X − X ≠ 0
0
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14. Il controllo numerico C.N. Sistemi di Produzione
Il controllo continuo (Contouring)
n La traiettoria utensile è prefissata con velocità
tangenziale determinata
L’interpolazione
n Per un sistema a C.N. non è necessario definire
le quote di un numero infinito di punti per
ciascuno degli assi ma si calcola la traiettoria
mediante interpolazione
n L'interpolatore collega il punto iniziale a quello
finale secondo il percorso più breve consentito
dalla tolleranza imposta dal controllore
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15. Il controllo numerico C.N. Sistemi di Produzione
L’interpolazione
n Nei moderni C.N.C. dei M.C. l’interpolazione
può essere eseguita in continuo con precisione
di inseguimento della traiettoria teorica funzione
della velocità di avanzamento
n Nelle operazioni di finitura si opera con basse
velocità di lavorazione per consentire
l’elaborazione di calcoli relativi a segmenti
piccoli
Controllo continuo degli assi
n La M.U. deve disporre di sistemi di azionamento
per garantire il controllo di velocità
n Per lavorazioni complesse si può avere il
controllo continuo di almeno 5 assi
¨3 assi lineari (X, Y, Z)
¨ 2 assi di rotazione (A, B, C)
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16. Il controllo numerico C.N. Sistemi di Produzione
I centri di lavorazione
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Classificazione delle M.U. a C.N.
n Macchine monoscopo
¨ torni, fresatrici, alesatrici, rettificatrici ecc.
n Macchine multiscopo
¨ centri
di tornitura
¨ machining centers M.C.
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17. Il controllo numerico C.N. Sistemi di Produzione
Il centro di lavorazione (M.C.)
n Macchina a C.N. su più assi, costituita da unità
operatrici o di posizionamento, che esegue le
operazioni previste secondo un programma
preordinato
n Sostituisce più macchine convenzionali per
lavorazioni ad asportazione consentendo:
¨ un unico posizionamento del pezzo
¨ la sostituzione automatica degli utensili
Le specifiche di macchina
n Il volume di lavoro
n Posizione del mandrino (orizzontale o verticale)
n Numero di assi controllati
n Precisione di posizionamento
n Potenza del mandrino
n Caratteristiche dell’ attacco portautensile
n Il magazzino utensili
n Il dispositivo cambio pallet
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18. Il controllo numerico C.N. Sistemi di Produzione
Il centro di lavorazione
Il centro di lavorazione
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19. Il controllo numerico C.N. Sistemi di Produzione
Il centro di lavorazione
Mandrino
orizzontale
Il centro di lavorazione
Magazzino utensili
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20. Il controllo numerico C.N. Sistemi di Produzione
Denominazione degli assi di un M.C.
v y
B
w u
x
z C A
Il centro di lavorazione - assi
controllati
B
X
Y
Z
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21. Il controllo numerico C.N. Sistemi di Produzione
Macchina a mandrino verticale
Z
Y
X
Il volume di lavoro
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22. Il controllo numerico C.N. Sistemi di Produzione
Sommario della lezione
n Caratteristiche generali del C.N.
n Funzionamento del C.N.
n I sistemi di controllo
n I centri di lavorazione
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