Università degli Studi di Roma “Tor Vergata”
Corso di Tecnologia Meccanica 2
Il controllo numerico
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L’AUTOMAZIONE NELLA MODERNA INDUSTRIA MECCANICA
Aspetti affrontati
• L’AUTOMAZIONE DELLA MACCHINA UTENSILE
• L’AUTOMAZIONE DEL SISTEMA PRODUTTIVO
• LA FLESSIBILITA’ DELLE MACCHINE E DEL SISTEMA PRODUTTIVO
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L’AUTOMAZIONE
Insieme di tecniche e metodi per sostituire o ridurre l’intervento
umano in una attività lavorativa
Focalizzando l’attenzione sulle macchine utensili:
sul mercato nuovi tipi di materiali per utensili (maggiore produttività)
2 ASPETTI
aumento del grado di automazione delle singole macchine utensili
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LE TAPPE FONDAMENTALI DELLA “RIVOLUZIONE ELETTRONICA”
NEL MONDO PRODUTTIVO MECCANICO
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L’AUTOMAZIONE
Alcuni esempi di strategie dell’automazione sono state usate separatamente
o in modo combinato.
Esse risultano
• Combinare le operazioni su una sola macchina
• Eliminare l’intervento umano di controllo delle macchine
• Eliminare le operazioni manuali di montaggio e smontaggio
• Integrare le operazioni (FMS)
• Prevedere operazioni di controllo dimensionale direttamente sulla macchina
• Aumentare la flessibilità della macchina o del sistema produttivo
• Integrare le varie attività (CAD-CAM-CAPP e CNC)
Vantaggi: riduzione dei tempi e dei costi di manodopera, miglioramento della qualità del
prodotto e della produttività, riduzione degli errori, aumento della sicurezza dell’operatore.
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IL CONTROLLO NUMERICO
La tecnologia del controllo numerico è sostanzialmente un metodo per controllare
automaticamente, con elevata precisione e ripetibilità, i moti delle macchine sulla
base di un programma scritto in un opportuno linguaggio.
Vantaggi
ELEVATA AUTOMAZIONE E FLESSIBILITA’
MIGLIORE QUALITA’ DEL PRODOTTO
RIDUZIONE DEGLI SCARTI
RIDUZIONE ELLA MANODOPERA IN OFFICINA
RIDUZIONE DELNUMERO DELLE MACCHINE (machining center)
POSSIBILITA’ DI REALIZZARE SUPERFICI PARTICOLARMENTE COMPLESSE
Svantaggi
NECESSITA’ DELLA NUOVA FIGURA DEL PROGAMMATORE
ELEVATO COSTO DI ACQUISTO
ELEVATO COSTO DI MANUTENZIONE
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SCHEMA DI UNA MACCHINA A CONTROLLO NUMERICO
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CLASSIFICAZONE DELLE MACCHINE A CONTROLLO NUMERICO
MACCHINE MONOSCOPO
(torni, fresatrici, alesatrici, trapani)
evoluzione delle macchine utensili tradizionali
controllate numericamente
MACCHINE MULTISCOPO
dette centri di lavoro (machining centers)
progettate anche nella parte strutturale e componentistica
controllate numericamente
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SCHEMA DI UN CENTRO DI LAVORO A CN
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I SENSORI E I COMANDI ADATTATIVI
Fanno parte di sistemi automatici che svolgono funzioni diagnostiche e di controllo
SENSORI
Componenti in grado di rilevare le condizioni in cui si sta svolgendo una
lavorazione.
COMANDI ADATTATIVI
Sistemi di controllo che adeguano i parametri di taglio alle mutate condizioni di
lavorazione, in modo da ottimizzare il valore di un “indice di prestazione”
predefinito.
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I SENSORI
I sensori si utilizzano per
• Controllo dimensionale (tastatori, sistemi ottici)
• Controllo della rottura utensile (sistemi ottici,per contatto, emissione acustica)
• Controllo dell’usura dell’utensile (metodi indiretti: controllo dello sforzo di taglio, m
metodi diretti: contatto od ottici)
• Misura degli sforzi e potenza di taglio (sistemi dinamometrici)
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I COMANDI ADATTIVI
Regolano in processi, i parametri di taglio di fronte a variazioni prevedibili e non
delle condizioni di lavorazione, controllando uno o più dei seguenti parametri:
• Sforzo di taglio
• Coppia
• Potenza
• Deformazioni o vibrazioni
Si distinguono:
Comandi di Ottimizzazione ACO (Adaptive Control Optimization)
Comandi di Limite ACC (Adaptive Control Constraint)
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I ROBOT INDUSTRIALI
Sono manipolatori riprogrammabili, multifunzionali, progettati per muovere materiali,
pezzi, utensili o attrezzi speciali attraverso movimenti variabili programmati per
l’esecuzione di una varietà di lavori
Caratteristiche
• Possibilità di manipolare oggetti o utensili
• Programmabilità
• Flessibilità
• Possibilità di eseguire lavorazioni meccaniche che non richiedono elevati sforzi
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I ROBOT INDUSTRIALI
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APPLICAZIONI DEI ROBOT INDUSTRIALI
• Palletizzazione e depalletizzazione
• Asservimento alle macchine utensili (carico e scarico pezzi e dei magazzini portautensili
• Montaggio di elementi
• Piccole lavorazioni meccaniche
• Saldatura, sbavatura, verniciature
• Applicazioni di collanti
• Asservimento in reparti di fonderia ed in reparti presse
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I ROBOT INDUSTRIALI
Vantaggi del loro impiego
Miglioramento della qualità del prodotto
Aumento della produttività
Miglioramento dell’immagine dell’azienda
Possibilità di lavorare in ambienti ostili all’uomo
Minore richiesta di manodopera
Svantaggi
Notevoli investimenti di capitale
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COMPUTER AIDED PROCESS PLANNING
Il CAPP è la programmazione della produzione in tutti i suoi aspetti tecnici ed organizzativi
CAD
Data base
Processi
Macchine
Utensili
Materiali
Attrezzature
Dati di taglio
Selezione di:
Materiali
Macchine
Utensili
Attrezzature
Cicli di lavorazione
Parametri di taglio
End effectors
Cicli di lavorazione
Costi
Part program per CN
Liste utensili
Schemi di attrezzature
Valutazione costi
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I SISTEMI INTEGRATI DI PRODUZIONE
Flexible Manufacturing System, FMS
Un gruppo di macchine utensili automatizzate, collegate da un sistema
automatico di movimentazione e controllato da un calcolatore di processo, atto a
produrre una limitata varietà di pezzi con sequenza qualunque
Caratteristiche
• Flessibilità
• Controllo computerizzato
• Presenza di macchine a CN
• Presenza di un sistema di trasporto dei pezzi
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FMS
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FMS
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I SISTEMI INTEGRATI DI PRODUZIONE
Computer Integrated Manufacturing, CIM
Fabbrica automatica integrata che prevede:
• Automazione di tutti i vari aspetti della produzione, riducendo drasticamente
o eliminando il personale di servizio
• Integrazione, cioè collegamento logico e fisico tra la parte produttiva e la
parte di pianificazione e gestione della produzione.
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CIM
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