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1 L automazione 1 L automazione Insieme delle tecniche e dei metodi per sostituire o ridurre l intervento umano in un attività lavorativa Politecnico di Torino 1

2 Automazione delle macchine utensili (M.U.) Eliminare l intervento umano di controllo Eliminare le operazioni manuali di montaggio Effettuare operazioni contemporanee Integrare le lavorazioni Effettuare il controllo dimensionale Aumentare la flessibilità Integrare le attività di progetto e produzione Evoluzione dei sistemi automatici Tornio automatico Tornio plurimandrino Tornio a copiare Trapano plurimandrino Politecnico di Torino 2

3 Il controllo numerico (C.N.) 5 Il controllo numerico Sistema automatizzato che fornisce alla macchina utensile (M.U.) le informazioni ed i comandi necessari al suo funzionamento in alternativa al comando manuale Controllo automatico realizzato mediante un dispositivo in grado di interpretare i dati numerici introdotti all'inizio e nel corso del processo (definizione ISO) Politecnico di Torino 3

4 Elementi di un sistema C.N. Logiche di lettura Zone di memoria Logiche di elaborazione dei comandi Vantaggi dei sistemi a C.N. Aumento della produzione Riduzione dei tempi passivi Miglioramento della qualità del prodotto Riduzione degli scarti Riduzione del costo della mano d opera Utilizzo di una macchina per più lavorazioni Politecnico di Torino 4

5 Svantaggi dei sistemi a C.N. Elevato costo d acquisto delle M.U. Spese di manutenzione e assistenza tecnica delle macchine Necessità di programmatori specializzati Schema di un sistema a C.N. SERVO MOTORE TAVOLA Vite Politecnico di Torino 5

6 Differenze tra sistemi CN MU tradizionali Sistemi di azionamento (motori e controlli) Uso delle viti a ricircolo di sfere Sistemi di sostentamento idrostatico delle tavole La vite a ricircolo di sfere Ricircolo esterno delle sfere Madrevite Vite Politecnico di Torino 6

7 Tipologie di informazioni delle M.U. Continuo posizioni traiettorie e velocità di tavola, pezzo, utensile Discreto partenze arresti cambio utensile Tipologie delle istruzioni da C.N. a M.U. Geometriche (movimenti relativi tavola - utensile) Di processo velocità di rotazione del mandrino avanzamenti Operative interpolazione movimenti della tavola o dell'utensile Di commutazione azionamenti dei circuiti secondari cambio utensili - carico e scarico del pezzo Politecnico di Torino 7

8 L unità di governo Gestione del part program Gestione dei motori e trasduttori degli assi Controllo del moto di taglio Gestione del cambio automatico dell utensile Analisi della movimentazione del pezzo Esecuzione di controlli operativi e funzionali Schema a blocchi di un C.N. Macchina utensile Lettura codice ISO Azionamenti Circuiti di potenza Unità di governo Trasduttori Politecnico di Torino 8

9 Il controllo ad anello chiuso 17 Il controllo ad anello chiuso Segnale di comando + IN Σ Politecnico di Torino 9

10 Il controllo ad anello chiuso Gli attuatori effettuano il posizionamento sulle quote programmate, definendo la posizione attuale dell organo considerato + IN Σ Attuatore Il controllo ad anello chiuso La slitta permette il moto degli assi della macchina a controllo numerico + IN Σ Attuatore Slitta Politecnico di Torino 10

11 Il controllo ad anello chiuso Il trasduttore trasforma l informazione di posizione o velocità in un segnale elettrico gestibile dall unità di governo + IN Σ Attuatore Slitta Trasduttore Il controllo ad anello chiuso La differenza tra il segnale di comando e quello di retroazione genera un errore di posizione o di velocità + IN Σ - Attuatore Slitta Segnale di retroazione Trasduttore OUT Politecnico di Torino 11

12 Il controllo della traiettoria 23 Sistemi di controllo delle traiettorie 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 X X = 0 0 Politecnico di Torino 12

13 Controllo punto a punto L'utensile si muove descrivendo traiettorie rettilinee parallele agli assi della macchina A B C E D Sistemi di controllo delle traiettorie 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 X X 0 Politecnico di Torino 13

14 Il controllo continuo (Contouring) La traiettoria utensile è prefissata con velocità tangenziale determinata L interpolazione 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 L'interpolatore collega il punto iniziale a quello finale secondo il percorso più breve consentito dalla tolleranza imposta dal controllore Politecnico di Torino 14

15 L interpolazione 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 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 La M.U. deve disporre di sistemi di azionamento per garantire il controllo di velocità 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) Politecnico di Torino 15

16 I centri di lavorazione 31 Classificazione delle M.U. a C.N. Macchine monoscopo torni, fresatrici, alesatrici, rettificatrici ecc. Macchine multiscopo centri di tornitura machining centers M.C. Politecnico di Torino 16

17 Il centro di lavorazione (M.C.) Macchina a C.N. su più assi, costituita da unità operatrici o di posizionamento, che esegue le operazioni previste secondo un programma preordinato Sostituisce più macchine convenzionali per lavorazioni ad asportazione consentendo: un unico posizionamento del pezzo la sostituzione automatica degli utensili Le specifiche di macchina Il volume di lavoro Posizione del mandrino (orizzontale o verticale) Numero di assi controllati Precisione di posizionamento Potenza del mandrino Caratteristiche dell attacco portautensile Il magazzino utensili Il dispositivo cambio pallet Politecnico di Torino 17

18 Il centro di lavorazione Il centro di lavorazione Politecnico di Torino 18

19 Il centro di lavorazione Mandrino orizzontale Il centro di lavorazione Magazzino utensili Politecnico di Torino 19

20 Denominazione degli assi di un M.C. v y B w u z C A x Il centro di lavorazione - assi controllati X B Y Z Politecnico di Torino 20

21 Macchina a mandrino verticale X Z Y Il volume di lavoro Politecnico di Torino 21

22 Sommario della lezione Caratteristiche generali del C.N. Funzionamento del C.N. I sistemi di controllo I centri di lavorazione Politecnico di Torino 22

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