Processi per asportazione C.N. Processi per asportazione C.N. Generalità sui parametri di taglio. La tornitura Foratura, fresatura e rettifica

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1 Processi per asportazione C.N. Processi per asportazione C.N. Generalità sui parametri di taglio La tornitura Foratura, fresatura e rettifica Ottimizzazione del processo Politecnico di Torino 1

2 Obiettivi della lezione Conoscere i vantaggi che il controllo numerico ha portato nelle lavorazioni industriali Acquisire le nozioni fondamentali dell applicazione dell automazione nel campo industriale Avere un quadro d insieme dei sistemi di controllo della posizione nelle macchine a C.N. 3 Bibliografia per la lezione Sistemi di Produzione A. Villa, G. Murari, D. Antonelli C.L.U.T. Editrice, 2004 capitolo 3 paragrafo 8 Tecnologia Meccanica e Studi di Fabbricazione Santochi, Giusti Casa Editrice Ambrosiana, 2000 capitolo 10 paragrafo Politecnico di Torino 2

3 Bibliografia per la lezione Manufacturing processes for engineering materials S. Kalpakjian Addison-Wesley Publishing Company, 1991 capitoli 13 e Politecnico di Torino 3

4 Caratteristiche generali Funzionamento del C.N. I sistemi di controllo I trasduttori - classificazione 7 Il controllo numerico Sistema automatizzato che fornisce alla macchina utensile (M.U.) i comandi necessari al suo funzionamento Politecnico di Torino 4

5 Il controllo numerico Sistema automatizzato che fornisce alla macchina utensile (M.U.) i comandi necessari al suo funzionamento Realizzato mediante un dispositivo in grado di interpretare i dati numerici introdotti all'inizio e nel corso del processo (definizione ISO) 9 Elementi di un C.N. Logiche di lettura Zone di memoria Logiche di elaborazione dei comandi Politecnico di Torino 5

6 Vantaggi dei sistemi a C.N. Aumento della produzione Riduzione dei tempi passivi Miglioramento della ripetibilità del prodotto Riduzione del costo della mano d opera Possibilità di esecuzione di lavorazioni complesse 11 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 Politecnico di Torino 6

7 Denominazione degli assi di un C.N. v y B w u z C A x 13 Schema di un sistema a C.N. Servomotore Politecnico di Torino 7

8 Schema di un sistema a C.N. Tavola 15 Schema di un sistema a C.N. Vite Politecnico di Torino 8

9 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 17 La vite a ricircolo di sfere Vite Politecnico di Torino 9

10 La vite a ricircolo di sfere Madrevite 19 La vite a ricircolo di sfere Ricircolo esterno delle sfere Politecnico di Torino 10

11 Il centro di lavorazione Macchina a C.N. dotata di sistemi automatici per il cambio utensili e per il caricamento dei pezzi 21 Il centro di lavorazione Politecnico di Torino 11

12 F.M.S. Flexible Manufacturing System (sistema flessibile di lavorazione) F.M.S. è un gruppo di M.U. automatizzate collegate da un sistema automatico di movimentazione controllato da un calcolatore È un sistema atto a produrre una limitata varietà di pezzi con sequenza qualunque 23 Organizzazione dei flussi Il flusso dei materiali è realizzato con macchine operatrici a C.N. collegate tra loro da un sistema di movimentazione e trasporto (M.H.S.: Material Handling System) Il calcolatore centrale gestisce il flusso delle informazioni controllando le unità di governo delle macchine e l intero sistema di produzione (D.N.C.: Distributed Numerical Control) Politecnico di Torino 12

13 Caratteristiche generali Funzionamento del C.N. I sistemi di controllo I trasduttori - classificazione Politecnico di Torino 13

14 Tipologie di informazioni delle M.U. Continuo posizioni traiettorie e velocità di tavola, pezzo, utensile 27 Tipologie di informazioni delle M.U. Continuo Discreto partenze arresti cambio utensile Politecnico di Torino 14

15 Tipologie delle istruzioni da C.N. a M.U. Geometriche movimenti relativi tra tavola ed utensile 29 Tipologie delle istruzioni da C.N. a M.U. Geometriche Di processo velocità di rotazione del mandrino avanzamenti utensili Politecnico di Torino 15

16 Tipologie delle istruzioni da C.N. a M.U. Geometriche Di processo Operative interpolazione movimenti della tavola o dell'utensile 31 Tipologie delle istruzioni da C.N. a M.U. Geometriche Di processo Operative Di commutazione azionamenti dei circuiti secondari cambio utensili avviamento del mandrino carico e scarico del pezzo Politecnico di Torino 16

17 Il controllo ad anello chiuso IN + Σ Segnale di comando 33 Il controllo ad anello chiuso Gli attuatori effettuano il posizionamento sulle quote programmate, definendo la posizione attuale dell organo considerato + IN Σ Attuatore Politecnico di Torino 17

18 Il controllo ad anello chiuso La slitta permette il moto degli assi della macchina a controllo numerico IN + Σ Attuatore Slitta 35 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 Politecnico di Torino 18

19 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 19

20 Caratteristiche generali Funzionamento del C.N. I sistemi di controllo I trasduttori - classificazione 39 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 seguita non esistono relazioni funzionali tra gli assi il comparatore emette un segnale che inibisce il movimento quando X X 0 = Politecnico di Torino 20

21 Controllo punto a punto L'utensile si muove descrivendo traiettorie rettilinee parallele agli assi della macchina A B C E D 41 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 X X Politecnico di Torino 21

22 Il controllo continuo (Contouring) La traiettoria utensile è prefissata con velocità tangenziale determinata 43 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 Politecnico di Torino 22

23 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 45 L interpolazione Nei moderni C.N. 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 Politecnico di Torino 23

24 Caratteristiche generali Funzionamento del C.N. I sistemi di controllo I trasduttori - classificazione Politecnico di Torino 24

25 Classificazione dei trasduttori Segnale Modo di fornire l informazione Modo di effettuare la misura 49 Segnale Segnale Digitale registrazione con incrementi finiti elevata precisione grazie alla misura direttamente alla portata dell unità di governo trasduttori ottici Politecnico di Torino 25

26 Segnale Segnale Digitale Segnale Analogico variazione continua del segnale con lo spostamento dell asse necessario un convertitore A / D trasduttori elettromagnetici 51 Modo di fornire l informazione Trasduttori Incrementali generano impulsi in modo proporzionale allo spostamento bisogna prevedere una traccia di zero la soglia di sensibilità misura lo spostamento corrispondente all'emissione di un impulso Politecnico di Torino 26

27 Modo di fornire l informazione Trasduttori Incrementali Trasduttori Assoluti ad ogni posizione della tavola corrisponde un solo valore in uscita 53 Modo di fornire l informazione Trasduttori Incrementali Trasduttori Assoluti Trasduttori Assoluti ciclici sono assoluti all interno di un passo ma ripetono ciclicamente il segnale ad ogni passo è necessaria la determinazione della posizione di zero Politecnico di Torino 27

28 Esempio applicativo Dalla posizione +100,00 si opera uno spostamento manuale di 12,53 mm 100 mm 55 Esempio applicativo Dalla posizione +100,00 si opera uno spostamento manuale di 12,53 mm 100 mm Politecnico di Torino 28

29 Esempio applicativo Il trasduttore incrementale misura 0,00 perché il CN ha perso la traccia dello zero 0,00 mm 57 Esempio applicativo Il trasduttore assoluto misura la posizione effettiva rispetto lo zero iniziale (+112,53) mm , Politecnico di Torino 29

30 Esempio applicativo Il trasduttore assoluto ciclico con passo 2mm misura + 0,53 p = 2 mm mm p 0,53 59 Modo di effettuare la misura Misura indiretta posizionamento sull asse della vite della macchina encoder o resolver Politecnico di Torino 30

31 Modo di effettuare la misura Misura indiretta Misura diretta montaggio sulla tavola della macchina apparecchi più costosi ma più precisi riga ottica o inductosyn 61 Tabella riassuntiva dei trasduttori Segnale Informazione Misura Riga ottica Digitale Incrementale Assoluto Diretta Encoder Digitale Incrementale Assoluto Indiretta Resolver Analogico Assoluto ciclico Indiretta Inductosyn Analogico Assoluto ciclico Diretta Politecnico di Torino 31

32 Sommario della lezione Caratteristiche generali del C.N. Funzionamento del C.N. I sistemi di controllo I trasduttori - classificazione Domande di riepilogo Politecnico di Torino 32

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