TECNOLOGIA MECCANICA LE MACCHINE UTENSILI A CNC I Centri di Lavoro

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Corrado Fadda
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1 LE MACCHINE UTENSILI A CNC I Centri di Lavoro Centro per l Automazione e la Meccanica Via Rainusso 138/N Modena

2 INDICE 1 Fresatrici, Alesatrici e Centri di Lavoro pag Generalità Struttura dei centri di lavoro Configurazione dei centri di lavoro Configurazione testa mandrino Configurazione tavola e porta-pezzo Configurazione magazzini utensili 7 2 Assi di lavoro della macchina 9 IAL CENTRO PER L AUTOMAZIONE E LA MECCANICA 1

4 Configurazione testa mandrino 5 1.5 Configurazione tavola e porta-pezzo 6 1.

3 FRESATRICI, ALESATRICI E CENTRI DI LAVORO Generalità Anche nelle macchine utensili CNC, come per quelle tradizionali, è possibile distinguere per le lavorazioni di fresatura e foratura, tra fresatrici e alesatrici. FRESATRICI Le fresatrici, che possono essere a mandrino orizzontale o verticale, sono caratterizzate da una solida struttura, che permette elevate asportazioni di truciolo con un buon livello di precisione. Il mandrino non raggiunge, di solito, velocità di rotazione elevate. ALESATRICI Le alesatrici, solitamente a mandrino orizzontale, sono caratterizzate da una struttura che permette di ottenere elevate precisioni. Per lavorare il pezzo su più facce senza smontarlo, dispongono di tavola rotante controllata dall unità di governo. Sono indicate soprattutto per la lavorazione precisa dei fori. Per tali lavorazioni che prevedono l utilizzo anche d utensili di piccolo diametro, il mandrino deve raggiungere velocità di rotazione elevate. CENTRI DI LAVORO I centri di lavoro sono una combinazione delle macchine menzionate, in quanto permettono lavorazioni di fresatura, di foratura e alesatura, con ottimi risultati. I centri di lavoro nascono dall esigenza di rendere sempre più flessibili le MU CNC (non smontare mai il pezzo), equipaggiandole di sempre maggiori dispositivi per migliorare e velocizzare le produzioni quali: refrigerazione automatica dispositivo per l evacuazione dei trucioli ampio magazzino utensili con cambio automatico dispositivo automatico di pulizia cono mandrino teste a utensili multipli magazzino pezzi in attesa delle lavorazioni (anche per il lavoro non presidiato) sistemi automatici di caricamento dei pezzi da lavorare una o più tavole girevoli dispositivi per l azzeramento automatico degli utensili dispositivi per il controllo dell integrità degli utensili manipolatori (robot) Un centro di lavoro è quindi una macchina con utensile rotante, comandata da un CNC, dotata di cambio automatico dell utensile e di tavola porta-pezzo traslante su uno o due assi ed, eventualmente, rotante. IAL CENTRO PER L AUTOMAZIONE E LA MECCANICA 2

FRESATRICI Le fresatrici, che possono essere a mandrino orizzontale o verticale, sono caratterizzate da una solida struttura, che permette elevate asportazioni di truciolo con un buon livello di

4 In alcuni casi la tavola porta-pezzo può essere doppia e, nei modelli così detti shuttle (letteralmente navetta, andata e ritorno), la macchina è equipaggiata con dispositivo di cambio automatico del pezzo. Il pezzo è pre-posizionato su un adatto pallet, che può essere la parte superiore stessa della tavola. La macchina base appartiene quindi alla famiglia delle fresatrici-alesatrici-foratrici (verticale od orizzontale) e ne esegue tutte le lavorazioni caratteristiche comprese la filettatura. Assai importante è che i gradi di libertà della macchina consentano di eseguire tutte le lavorazioni con un solo piazzamento del pezzo. In alcuni centri di lavorazione, per velocizzare ulteriormente la produzione, si attua anche il cambio automatico di teste accessorie con più mandrini. Struttura dei Centri di Lavoro La struttura è sempre composta da un basamento, da almeno un montante e da un carro sul quale verrà scorrerà la tavola portapezzo. Questi particolari sono realizzati in acciaio elettrosaldato e/o in fusioni di ghisa e sono di solito caratterizzati da una doppia parete nervata, garantendo così un elevata rigidità statica e dinamica ed un efficace smorzamento delle vibrazioni. Le guide, temprate e rettificate, devono essere di buona sezione, per lavorare con una bassa pressione specifica sulle controguide. Tra le parti in movimento, deve esistere minor resistenza possibile, quindi si deve interporre un materiale a bassissimo coefficiente d attrito, oppure fare scorrere gli organi mobili su cuscinetti. Montante Guide Montante Guide Carro Carro Trasversale Guide Basamento Basamento IAL CENTRO PER L AUTOMAZIONE E LA MECCANICA 3

La macchina base appartiene quindi alla famiglia delle fresatrici-alesatrici-foratrici (verticale od orizzontale) e ne esegue tutte le lavorazioni caratteristiche comprese la filettatura.

5 Configurazioni dei centri di lavoro Parlare di C.L. pensando di riferirsi ad un solo tipo di macchina, è sicuramente difficile, in quanto si differenziano rispetto a molteplici aspetti. Per chiarire meglio l argomento riporteremo diverse configurazioni di C.L. In figura vediamo rappresentato un centro di lavoro a mandrino orizzontale, con magazzino utensili e con tavola girevole. In figura vediamo rappresentato un centro di lavoro a mandrino verticale, con magazzino utensili e tavola girevole. Centro di lavoro a mandrino orizzontale. In figura si evidenziano : - montante mobile - magazzino utensili - tavola rotante - magazzino teste multiple IAL CENTRO PER L AUTOMAZIONE E LA MECCANICA 4

Per chiarire meglio l argomento riporteremo diverse configurazioni di C.L.

6 Centro di lavoro a mandrino orizzontale, asservito da un robot antropomorfo. Configurazioni testa-mandrino Anche per la forma della testa-mandrino si possono avere diverse conformazioni. Testa a mandrino orizzontale. Se il pezzo viene montato su una tavola girevole, può essere lavorato su tutte le quattro facce senza smontarlo. Testa verticale : è la più comune, ma è anche quella che permette meno lavorazioni senza smontare il pezzo. IAL CENTRO PER L AUTOMAZIONE E LA MECCANICA 5

7 Testa Universale. E' una testa che può assumere sia la posizione verticale sia orizzontale. Può assumere anche posizioni intermedie, adatte a risolvere problemi di lavorazioni inclinate. Configurazioni tavola/e portapezzo Centro di lavoro a mandrino orizzontale con montante mobile e con una tavola traslante lungo l'asse Z. Questa configurazione è sicuramente adatta per particolari pesanti. Centro di lavoro a mandrino orizzontale con montante mobile e con due tavole traslanti lungo l'asse Z. Oltre che per particolari pesanti, con questa configurazione di tavole è possibile effettuare operazioni di carico, scarico e controllo sulla stazione non interessata dalla lavorazione. IAL CENTRO PER L AUTOMAZIONE E LA MECCANICA 6

Configurazioni tavola/e portapezzo Centro di lavoro a mandrino orizzontale con montante mobile e con una tavola traslante lungo l'asse Z.

8 Centro di lavoro a mandrino orizzontale con una tavola girevole Centro di lavoro a mandrino orizzontale con due tavole girevoli Configurazioni magazzini utensili Magazzino utensili ad anello con dispositivo per il cambio utensile Magazzino utensili a catena, con evidenziato il dispositivo di cambio utensile IAL CENTRO PER L AUTOMAZIONE E LA MECCANICA 7

utensili ad anello con dispositivo per il cambio utensile Magazzino utensili a catena,

9 Cambio utensile a tamburo inclinato Cambio utensile a navetta scorrevole IAL CENTRO PER L AUTOMAZIONE E LA MECCANICA 8

10 Assi di lavoro della macchina La disposizione degli assi nei centri di lavoro segue sempre la regola della mano destra. N.B.= l'asse Z è sempre abbinato al mandrino e il suo verso positivo è sempre nel senso di allontanamento dal pezzo. Asse X = longitudinale Asse Y = trasversale Asse Z = verticale IAL CENTRO PER L AUTOMAZIONE E LA MECCANICA 9

= l'asse Z è sempre abbinato al mandrino e il suo verso positivo è sempre nel senso di

11 Asse X = longitudinale Asse Y = verticale Asse Z = trasversale (mandrino) Asse B = rotatorio rispetto a Y Gli assi di una macchina CNC sono specificati nella normativa ISO 841 che definisce la nomenclatura per semplificare la programmazione e l'intercambiabilità dei programmi. Tale norma definisce i movimenti degli assi in modo da svincolare il programmatore dalla necessità di sapere se è l'utensile che si accosta al pezzo o viceversa. Il programmatore deve immaginare di "essere l'utensile" e di muoversi in un normale sistema cartesiano. V+ Y+ W+ C+ B+ U+ A+ X+ Z+ In figura si evidenziano gli assi principali del sistema (X,Y,Z) e i relativi assi rotatori (A,B,C). La normativa ISO si spinge oltre nella definizione di assi per MU CNC, definendo eventuali assi addizionali paralleli agli assi principali e precisamente U, V, W definiti come assi secondari. IAL CENTRO PER L AUTOMAZIONE E LA MECCANICA 10

Tale norma definisce i movimenti degli assi in modo da svincolare il programmatore dalla necessità di sapere se è l'utensile che si accosta al pezzo o viceversa.

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