TECNOLOGIA MECCANICA
LE MACCHINE UTENSILI A CNC
I Centri di Lavoro
Centro per l’Automazione e la Meccanica
Via Rainusso 138/N – 41100 – Modena
TECNOLOGIA MECCANICA
INDICE
1 – Fresatrici, Alesatrici e Centri di Lavoro
1.1 – Generalità
1.2 – Struttura dei centri di lavoro
1.3 – Configurazione dei centri di lavoro
1.4 – Configurazione testa mandrino
1.5 – Configurazione tavola e porta-pezzo
1.6 – Configurazione magazzini utensili
2 – Assi di lavoro della macchina
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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:
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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.
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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
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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
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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.
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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.
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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
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Cambio utensile a tamburo inclinato
Cambio utensile a navetta scorrevole
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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
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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.
Y+
V+
B+
A+
X+
C+
W+
U+
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.
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