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Il controllo numerico C.N. Sistemi di Produzione
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L’automazione
L’automazione
n Insieme delle tecniche e dei metodi per sostituire o ridurre l’intervento umano in un’attività lavorativa
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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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Il controllo numerico (C.N.)
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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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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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
SERVOMOTORE
Vite
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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
ViteMadrevite
Ricircolo esterno delle sfere
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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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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 utensile
Azionamenti
Trasduttori
Circuitidi potenza
Unitàdi governo
Lettura codice ISO
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Il controllo ad anello chiuso
Il controllo ad anello chiuso
Σ+
IN
Segnaledi comando
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Il controllo ad anello chiuso
n Gli attuatori effettuano il posizionamento sulle quote programmate, definendo la posizione attuale dell’organo considerato
AttuatoreΣ+
IN
Il controllo ad anello chiuso
n La slitta permette il moto degli assi della macchina a controllo numerico
Attuatore SlittaΣ+
IN
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Il controllo ad anello chiuson Il trasduttore trasforma l’ informazione di
posizione o velocità in un segnale elettrico gestibile dall’unità di governo
Attuatore Slitta TrasduttoreΣ+
IN
Il controllo ad anello chiuson La differenza tra il segnale di comando e quello
di retroazione genera un errore di posizione o di velocità
Attuatore SlittaΣ+
-
Segnale di retroazioneOUT
INTrasduttore
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Il controllo della traiettoria
Sistemi di controllo delle traiettorie
n Controllo di posizione (punto a punto)¨ il moto degli assi è dato da attuatori meccanici
¨ lo spostamento relativo tavola - testa è indipendente dalla traiettoria
¨non esistono relazioni funzionali tra gli assi
¨ il comparatore emette un segnale che inibisce il movimento quando 0=− 0XX
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Controllo punto a punto
n L'utensile si muove descrivendo traiettorie rettilinee parallele agli assi della macchina
A
B
C
D
E
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.)
¨al servomotore giunge un riferimento in velocità quando 0≠− 0XX
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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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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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I centri di lavorazione
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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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 lavoron Posizione del mandrino (orizzontale o verticale)n Numero di assi controllatin Precisione di posizionamenton Potenza del mandrinon Caratteristiche dell’ attacco portautensilen Il magazzino utensilin Il dispositivo cambio pallet
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Il centro di lavorazione
Il centro di lavorazione
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Il centro di lavorazione
Mandrinoorizzontale
Il centro di lavorazione
Magazzino utensili
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Denominazione degli assi di un M.C.
x
y
z
uw
v
B
AC
Il centro di lavorazione - assi controllati
XY
Z
B
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Macchina a mandrino verticale
X
Z
Y
Il volume di lavoro