L innovazione dei sistemi di produzione: principi generali e casi studio. Manufacturing Technology Group

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1 Verso la fabbrica intelligente Udine, 27 novembre 2014 L innovazione dei sistemi di produzione: principi generali e casi studio Dr. Ing. Marco Sortino Università degli Studi di Udine 1 Manufacturing Technology Group Dr. Ing. Marco SORTINO Researcher & Aggregate Professor Dr. Ing. Giovanni TOTIS Researcher & Aggregate Professor Professor Elso KULJANIC Scientific advisor Dr. Ing. Sandro BELFIO Research Fellow Dott. Ing. Marco NALI PhD Student Dott. Ing. Francesca PROSPERI PhD Student 3 1

2 Scientific Collaborations Scientific Collaborations 4 Industrial Partners 5 2

3 6 Evolution Machine of Tool Machine Evolution Tools 8 3

4 Evolution Machine of Tool Machine Evolution Tools 9 Machine Tool Evolution Evolution of Machine Tools John T. Parsons, 1949 M.I.T.,

5 ExampleModern of Modern Machine Machine Tool Tool

6 Modern Machine Tool Capabilities Cambio pezzo e cambio utensile automatico Simulazione della lavorazione Compensazione automatica di distorsioni termiche e meccaniche Analisi preventiva del part program Gestione avanzata degli utensili Gestione allarmi di assorbimento dei motori 13 Part-Program Generation/CAM Part Program Generation/CAM 3D Model Strategy & Tool Selection Toolpath generation Inline Refinement Part Program Simulation CNC program G0 X0 Z0 G1 X40 Z40 G1 X40 Z-40 Post-Processing 16 6

7 Problemi Il part program descrive la traiettoria utensile ma non cosa si vuole ottenere La programmazione CAM e CNC sono basate solamente su considerazioni geometriche e cinematiche, non viene presa in considerazione la fisica del processo di taglio L inerzia degli assi impedisce di avere informazioni sul processo dagli azionamenti I problemi ci sono: usura utensile, vibrazioni, rottura utensile, collisione Le deformazioni termiche ed elastiche del pezzo e del portautensile limitano la precisione. 17 Evoluzione dell automobile 18 7

8 Evoluzione dei sistemi di produzione SUPERVISOR Enhanced HMI Conditioning & DAQ Sensors Control Actuators NC Incoming materials Process Finished product 20 Chatter/Tool Breakage Detection 26 8

9 Chatter/Tool Breakage Detection 27 Evoluzione dei sistemi di produzione Monitoring and Preventive Maintenance SUPERVISOR Enhanced HMI Re f. Par. Advanced real-time control Conditioning & DAQ Sensors Direct I/O NC Control Actuators Incoming materials Process Finished product 28 9

10 Controllo adattativo Evolution of Machine Tools John T. Parsons, 1949 La macchina utensile insegue la traiettoria specificata nel part program ma allo stesso tempo regola i parametri di taglio (velocità, avanzamento) al fine di mantenere una grandezza di controllo costante (per esempio: forze, temperature, vibrazioni, emissioni acustiche) 29 Collision/Tool Breakage Detection Collision Detected Machine tool stop Collision detected Machine tool stop Sensor Power 1 second!!! Collision Tool Breakage Tool Holder Damage Spindle Damage Machine tool geometry problem 30 10

11 Okuma Machining Navi 31 Monitoring System with Feed Back Rough Milling Company technological DB GSM Module Heidenhain NC Axes Electrical Power Part program line Tool code Ethernet Stop signal Monitoring Software 36 11

12 EU FP7 Project - ThermoGrind 41 EU FP7 Project - ThermoGrind I partner di progetto: Fraunhofer IPT Aachen, Germany Coordinatore e Ricerca e Sviluppo Tecnologico DIEGM, University of Udine Udine, Italy Ricerca e Sviluppo Tecnologico G&N Genauigkeits Maschinenbau Nürnberg GmbH Nurnberg, Germany PMI, Produttore della macchina utensile Atlantic Diamond Ltd Dublin, Ireland PMI, Produttore delle mole TKF Technische Keramik Frömgen GmbH Aachen, Germany PMI e produttore di componentistica in ceramica CrystalQ BV Amsterdam, Netherlands PMI e produttore di wafer in zaffiro 42 12

13 EU FP7 Project - ThermoGrind 44 Supporto all ingegneria di processo Machining Simulation 13

14 Ottimizzazione Automatica Part Programs Automatic part program optimization 49 Ottimizzazione Automatica Part Programs 50 14

15 Contatti Riferimenti e riferimenti Dr. Ing. Marco SORTINO Tel Cell URL: sortino@uniud.it DIEGM - Dip. Ingegneria Elettrica, Gestionale e Meccanica Università degli Studi di Udine Via delle Scienze, 206, Udine (UD) 53 15