Il controllo numerico_cn

Il controllo numerico C.N. Sistemi di Produzione

Politecnico di Torino 1

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L’automazione

L’automazione

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



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



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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)



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



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



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



Tipologie di informazioni delle M.U.

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

n Discreto¨partenzeärresti¨cambio utensile

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

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

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

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



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



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Il controllo ad anello chiuso


Σ+

IN

Segnaledi comando




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

AttuatoreΣ+

IN


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

Attuatore SlittaΣ+

IN



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



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



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



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.



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



Il centro di lavorazione





Mandrinoorizzontale


Magazzino utensili



Denominazione degli assi di un M.C.

x

y

z

uw

v

B

AC

Il centro di lavorazione - assi controllati

XY

Z

B



Macchina a mandrino verticale

X

Z

Y

Il volume di lavoro



Sommario della lezione

n Caratteristiche generali del C.N.

n Funzionamento del C.N.

n I sistemi di controllo

n I centri di lavorazione

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