MU - CNC. Controllo Numerico

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2 MU - CNC Macchina tradizionale: Massima flessibilità (versatilità) Macchina automatica: Automazione rigida Transfer: Massima automazione rigida Macchina a CN: Automazione flessibile 1 Controllo Numerico Il controllo della MU ( o di un operazione in generale ) avviene mediante l utilizzo di numeri, lettere od altri simboli. La facilità di cambio di programma rende il sistema a Controllo Numerico adatto anche per produzioni medio-piccole. Si parla di automazione flessibile. Non vincolata ad una particolare sequenza di operazioni da eseguire. 2 1

3 Struttura MU - CNC Alta produttività: necessità di deflusso del truciolo. Soluzione per torni CN 3 Soluzione per tornio verticale Struttura MU - CNC 4 2

4 Struttura MU - CNC Fresalesatrice orizzontale a montante fisso 5 Nomenclatura assi Z orientato come il mandrino. X perpendicolare a Z nella direzione della tavola portapezzo. Y di conseguenza. Assi Ausiliari: U, V, W paralleli rispettivamente a X, Y e Z. Assi di rotazione: A attorno ad X, B attorno ad Y C attorno a Z. 6 3

5 Nomenclatura assi 7 Esempio disposizione assi controllati Rettificatrice a 3 assi 8 4

6 Esempio disposizione assi controllati Centri di lavoro 9 Utensili motorizzati La presenza di utensili motorizzati rende necessario il controllo dell asse di rotazione del mandrino con precisioni sulla rotazione. 10 5

7 Esempio disposizione assi controllati Tornio a due torrette perpendicolari (6 assi) 11 Esempio disposizione assi controllati Tornio a due torrette con testa a fresare e contromandrino per cambio afferraggio automatico. 12 6

8 Supporti a scorrimento Problemi a basse velocità a causa del fenomeno di slip-stick. 13 Supporti idrostatici Presentano una cedevolezza relativamente elevata. 14 7

9 Viti a ricircolazione di sfere Schema di manicotto a ricircolazione di sfere Viti a ricircolazione di sfere elevato rendimento e durata riduzione drastica dell attrito fra le parti a contatto eccellente resistenza all usura annullamento dei giochi mediante precarico grande precisione di posizionamento notevole rigidità assiale ridotta produzione di calore per attrito minora forza di trasmissione da applicare all asse eliminazione dello slip-stick 8

10 Zero macchina e zero pezzo. Il programma fondamentalmente descrive delle posizioni relative tra utensile e pezzo. I sistemi possono operare con uno zero assoluto e quindi il pezzo deve essere posizionato sempre nella stessa posizione sulla slitta. I sistemi moderni offrono la possibilità di definire lo zero in qualsiasi punto e la lavorazione è preceduta da un azzeramento sul pezzo. 17 Tipo di controllo Controllo punto a punto. Si controlla la posizione degli assi ma non la velocità. Adatto per la foratura. Controllo parassiale. Si controlla la velocità di un asse alla volta. Si possono effettuare lavorazioni parallele agli assi della macchina Controllo continuo. Si controlla la velocità di entrambi gli assi. Possono essere generati percorsi curvilinei di qualsiasi genere. 18 9

11 Tipo di controllo: 2 assi 19 Tipo di controllo: 3/5 assi 20 Passando da 2 a 3 o più assi controllati si rende possibile la lavorazione di superfici complesse. 10

12 Lavorazioni a 3/5 assi La fresatura a 3 assi permette di lavorare superfici sculturate SENZA sottosquadri La fresatura a 5 assi consente: 1. La lavorazione di superfici CON sottosquadri 2. La lavorazione di superfici complesse mantenendo sempre l inclinazione ottimale dell utensile 21 Approssimazione di curve I controlli continui creano i percorsi curvilinei approssimandoli con tratti rettilinei. La lunghezza dei tratti dipende dalla tolleranza voluta. Per avere buone tolleranze occorrono controlli capaci di processare molti percorsi nell unità di tempo. Questo va moltiplicato per il numero di assi controllati

13 Controllo in catena aperta o chiusa L asse può essere controllato in catena aperta o chiusa. Segnale - Segnale Compar atore Motore Motore Trasmissione Trasmissione Sensore 23 Doppio anello di retroazione Il controllo continuo multiasse necessita di un doppio anello di retroazione, sulla posizione e sulla velocità

14 Posizionamento del trasduttore I trasduttori lineari come le righe ottiche sono posizionate direttamente a ridosso della slitta. Misura diretta ma problemi di protezione da trucioli, polveri abrasive, fluidi, ecc 25 Posizionamento del trasduttore L accoppiamento alla slitta può avvenire mediante un trasduttore rotativo. La precisione dipende dai giochi della coppia cinematica

15 Posizionamento del trasduttore Il trasduttore può rilevare la posizione angolare della vite di manovra. Occorre che la coppia cinematica tra slitta e vite di manovra presenti giochi molto bassi. 27 Risoluzione del CN La risoluzione dell asse controllato è la distanza esistente tra due letture diverse del trasduttore dell asse controllato. Se il numero di bits con il quale viene codificata la lettura di un asse è n: n numero di punti di controllo = 2 Lunghezza Asse risoluzione = n

16 Accuratezza del CN L accuratezza è un indicazione della capacità del controllo di raggiungere una determinata posizione. Tiene conto della risoluzione ( il caso peggiore è essere tra due punti di misura ) e delle incertezze meccaniche che si suppone abbiano una distribuzione normale. accuratezza risoluzione = + 3σ mecc 2 29 Ripetibilità del CN La ripetibilità è la capacità della macchina di ritornare in una determinata posizione. Questo parametro è influenzato principalmente dalle imprecisioni meccaniche. Indica la capacità di produrre parti all interno di tolleranze specifiche. ripetibilità = ± 3 σ mecc = 6σ mecc 30 15

17 Economicità del Controllo Numerico Riduzione del tempo non operativo. Meno operazioni di setup, minori tempi di setup, minori movimentazioni del pezzo, cambiamenti utensili automatici Minor numero di attrezzature di fissaggio. Minor MLT. Grande flessibilità nelle esecuzioni delle lavorazioni e nei cambiamenti del particolare. Maggior accuratezza e minori errori umani. 31 Attitudini del CN Particolari lavorati in lotti medio-piccoli. Parti geometricamente complesse. Tolleranze strette. Particolari che necessitano di molte fasi operative. Alti volumi di truciolo. Alta probabilità di modifiche progettuali. Particolari critici (alto costo della non conformità). Particolari che richiedono ispezioni al 100%

18 MU - CN Controllo Numerico tradizionale, con logica cablata. 33 MU - CNC Controllo Numerico Computerizzato, basato su microcalcolatore con struttura a bus di dati

19 La presenza di un buffer di lavoro permette al CNC di processare le singole istruzioni senza interruzioni nel movimento. Controllo continuo 35 Direct Numerical Control Il DNC prevede l utilizzo di calcolatori centrali per la gestione di più MU e dei processi ausiliari. Approccio facilmente implementabile grazie allo sviluppo delle LAN. Si rende possibile il controllo di tutta il processo produttivo, compresa la movimentazione dei pezzi, degli utensili e delle attrezzature tra una MU e l altra

20 Controllo adattativo Il controllo adattativo opera sul principio di regolare in retroazione delle grandezze tecnologiche allo scopo di ottimizzare le prestazioni. Le fonti di variabilità sono: Geometria dell utensile variabile. Durezza del pezzo in lavorazione. Usura utensile. Presenza di moti in aria. Il parametro più utilizzato è la lettura degli sforzi sull utensile. 37 Controllo adattativo 38 Il sistema mostrato permette di sentire il moto in aria e di aumentare la velocità di avanzamento. Mantiene, durante il contatto sul pezzo, le forze di taglio a valori accettabili. 19

21 Un altro utilizzo dei sistemi di rilevazione delle forze di taglio è quello relativo alla rottura utensile. Trasduttori di forza 39 Utensili motorizzati Permettono di ampliare il tipo di lavorazioni effettuabili sulla stessa MU. Tipicamente permettono ad un tornio di lavorare superfici non coassiali al suo asse. Diminuiscono il numero di fasi e sottofasi del ciclo di lavorazione. Diminuzione dei tempi non operativi ed aumento della qualità dimensionale ottenibile. Sono applicabili anche a macchine non controllate numericamente ma non si sfrutta tutta la flessibilità del sistema

22 Utensili motorizzati 41 Cambio utensili automatico.1 42 L afferraggio ruota di 90 gradi ed afferra gli utensili del magazzino e del mandrino 21

23 Cambio utensili automatico.2 43 Estrae gli utensili e ruotando di 180 gradi li posiziona nelle rispettive sedi. Cambio utensili 44 22

24 Cambio utensili 45 Cambio utensili Questo sistema prevede una posizione definita di cambio utensile della testa di lavorazione

25 Utensili modulari 47 Gli utensili modulari permettono di diminuire il numero complessivo di utensili presenti per le varie MU. Utensili modulari 48 24

26 Utensili modulari Il contenimento del numero di utensili presenti è effettuato per diminuire l immobilizzazione finanziaria costituita dai magazzini utensili delle MU Utensili di misura Il magazzino utensili può accogliere anche teste di misura con cui effettuare dei cicli di collaudo controllati da CNC o implementare delle fasi di azzeramento delle coordinate di lavoro. 25

27 Cicli di misura Si possono determinare le dimensioni di greggi e sovrametalli da utilizzare in programmi parametrici. 51 Cicli di misura 52 Collaudi finali al termine delle fasi di lavorazione. Si utilizza la struttura della macchina come apparecchio di misura metrologica. 26

28 Movimentazione con bracci robot L utilizzo di bracci robotizzati permette di movimentare i pezzi grezzi e quelli lavorati da e verso la MU. Il programma di lavoro dei bracci robotizzati è gestito in sincronia con i part-program delle MU. 53 Movimentazione con bracci robot 54 27

29 Movimentazione con bracci robot 55 28