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Il controllo numerico C.N. Sistemi di Produzione Politecnico di Torino 1 1 L’automazione L’automazione n Insieme delle tecniche e dei metodi per sostituire o ridurre l’intervento umano in un’attività lavorativa

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Il controllo numerico C.N. Sistemi di Produzione

Politecnico di Torino 1

1

L’automazione

L’automazione

n Insieme delle tecniche e dei metodi per sostituire o ridurre l’intervento umano in un’attività lavorativa

Il controllo numerico C.N. Sistemi di Produzione

Politecnico di Torino 2

Automazione delle macchine utensili (M.U.)n Eliminare l’intervento umano di controllo

n Eliminare le operazioni manuali di montaggio

n Effettuare operazioni contemporanee

n Integrare le lavorazioni

n Effettuare il controllo dimensionale

n Aumentare la flessibilità

n Integrare le attività di progetto e produzione

Evoluzione dei sistemi automatici

n Tornio automatico

n Tornio plurimandrino

n Tornio a copiare

n Trapano plurimandrino

Il controllo numerico C.N. Sistemi di Produzione

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Il controllo numerico (C.N.)

Il controllo numerico

n Sistema automatizzato che fornisce alla macchina utensile (M.U.) le informazioni ed i comandi necessari al suo funzionamento in alternativa al comando manuale

n Controllo automatico realizzato mediante un dispositivo in grado di interpretare i dati numerici introdotti all'inizio e nel corso del processo (definizione ISO)

Il controllo numerico C.N. Sistemi di Produzione

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Elementi di un sistema C.N.

n Logiche di lettura

n Zone di memoria

n Logiche di elaborazione dei comandi

Vantaggi dei sistemi a C.N.

n Aumento della produzione

n Riduzione dei tempi passivi

n Miglioramento della qualità del prodotto

n Riduzione degli scarti

n Riduzione del costo della mano d’opera

n Utilizzo di una macchina per più lavorazioni

Il controllo numerico C.N. Sistemi di Produzione

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Svantaggi dei sistemi a C.N.

n Elevato costo d’acquisto delle M.U.

n Spese di manutenzione e assistenza tecnica delle macchine

n Necessità di programmatori specializzati

Schema di un sistema a C.N.

TAVOLA

SERVOMOTORE

Vite

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Differenze tra sistemi CN – MU tradizionali

n Sistemi di azionamento (motori e controlli)

n Uso delle viti a ricircolo di sfere

n Sistemi di sostentamento idrostatico delle tavole

La vite a ricircolo di sfere

ViteMadrevite

Ricircolo esterno delle sfere

Il controllo numerico C.N. Sistemi di Produzione

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Tipologie di informazioni delle M.U.

n Continuo¨posizioni¨ traiettorie e velocità di tavola, pezzo, utensile

n Discreto¨partenze¨arresti¨cambio utensile

Tipologie delle istruzioni da C.N. a M.U.

n Geometriche (movimenti relativi tavola - utensile)n Di processo¨velocità di rotazione del mandrino¨avanzamenti

n Operative¨ interpolazione¨movimenti della tavola o dell'utensile

n Di commutazione¨azionamenti dei circuiti secondari¨cambio utensili - carico e scarico del pezzo

Il controllo numerico C.N. Sistemi di Produzione

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L’unità di governo

n Gestione del part program

n Gestione dei motori e trasduttori degli assi

n Controllo del moto di taglio

n Gestione del cambio automatico dell’utensile

n Analisi della movimentazione del pezzo

n Esecuzione di controlli operativi e funzionali

Schema a blocchi di un C.N.

Macchina utensile

Azionamenti

Trasduttori

Circuitidi potenza

Unitàdi governo

Lettura codice ISO

Il controllo numerico C.N. Sistemi di Produzione

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Il controllo ad anello chiuso

Il controllo ad anello chiuso

Σ+

IN

Segnaledi comando

Il controllo numerico C.N. Sistemi di Produzione

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Il controllo ad anello chiuso

n Gli attuatori effettuano il posizionamento sulle quote programmate, definendo la posizione attuale dell’organo considerato

AttuatoreΣ+

IN

Il controllo ad anello chiuso

n La slitta permette il moto degli assi della macchina a controllo numerico

Attuatore SlittaΣ+

IN

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Il controllo ad anello chiuson Il trasduttore trasforma l’ informazione di

posizione o velocità in un segnale elettrico gestibile dall’unità di governo

Attuatore Slitta TrasduttoreΣ+

IN

Il controllo ad anello chiuson La differenza tra il segnale di comando e quello

di retroazione genera un errore di posizione o di velocità

Attuatore SlittaΣ+

-

Segnale di retroazioneOUT

INTrasduttore

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Il controllo della traiettoria

Sistemi di controllo delle traiettorie

n 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 0=− 0XX

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Controllo punto a punto

n L'utensile si muove descrivendo traiettorie rettilinee parallele agli assi della macchina

A

B

C

D

E

Sistemi di controllo delle traiettorie

n 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≠− 0XX

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Il controllo continuo (Contouring)

n La traiettoria utensile è prefissata con velocità tangenziale determinata

L’interpolazione

n 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

n L'interpolatore collega il punto iniziale a quello finale secondo il percorso più breve consentito dalla tolleranza imposta dal controllore

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L’interpolazione

n 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

n 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

n La M.U. deve disporre di sistemi di azionamento per garantire il controllo di velocità

n 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)

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I centri di lavorazione

Classificazione delle M.U. a C.N.

n Macchine monoscopo¨ torni, fresatrici, alesatrici, rettificatrici ecc.

n Macchine multiscopo¨centri di tornitura¨machining centers M.C.

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Il centro di lavorazione (M.C.)

n Macchina a C.N. su più assi, costituita da unità operatrici o di posizionamento, che esegue le operazioni previste secondo un programma preordinato

n Sostituisce più macchine convenzionali per lavorazioni ad asportazione consentendo:¨un unico posizionamento del pezzo¨ la sostituzione automatica degli utensili

Le specifiche di macchina

n Il volume di lavoron Posizione del mandrino (orizzontale o verticale)n Numero di assi controllatin Precisione di posizionamenton Potenza del mandrinon Caratteristiche dell’ attacco portautensilen Il magazzino utensilin Il dispositivo cambio pallet

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Il centro di lavorazione

Il centro di lavorazione

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Il centro di lavorazione

Mandrinoorizzontale

Il centro di lavorazione

Magazzino utensili

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Denominazione degli assi di un M.C.

x

y

z

uw

v

B

AC

Il centro di lavorazione - assi controllati

XY

Z

B

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Macchina a mandrino verticale

X

Z

Y

Il volume di lavoro

Il controllo numerico C.N. Sistemi di Produzione

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Sommario della lezione

n Caratteristiche generali del C.N.

n Funzionamento del C.N.

n I sistemi di controllo

n I centri di lavorazione