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MACHINE TOOL AUTOMATION
speciale
Settembre 2016
Automazione e Strumentazione
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cità dei singoli assi. Maggiore è il numero dei
punti intermedi calcolati, maggiore è la preci-
sione del tracciato e minore è lo scarto fra la
traiettoria programmata e quella eseguita.
Un sistema a controllo numerico offre inoltre uti-
lità come il calcolo della compensazione del per-
corso utensile, le routine di calcolo di accelera-
zione dell’utensile e i tool di diagnostica in linea.
Le moderne macchine a controllo numerico
sono fornite di interfacce di comunicazione che
permettono la connessione con altri computer
o dispositivi di controllo, l’immagazzinamento
di dati operativi (tempo di ciclo, conteggio dei
pezzi ecc.), il collegamento con altre periferiche
come i robot per le operazioni di carico e sca-
rico macchina, le connessioni di rete.
La programmazione
Le forme di programmazione di un sistema di
controllo numerico sono fondamentalmente di
quattro tipi: manuale, interattiva o conversa-
zionale, automatica, mediante tecniche CAD/
CAM. La
programmazione manuale
utilizza
linguaggi semplici e a basso livello di computa-
zione che però variano da costruttore a costrut-
tore, nonostante la convergenza sulla norma-
tiva
ISO 6983
di cui i costruttori di sistemi
CNC adottano elementi e codici principali
L’evoluzione della programmazione manuale
eseguita direttamente sulla MCU ha dato luogo
alla cosiddetta
programmazione interattiva
(o conversazionale), impiegata dall’unità di
controllo per generare il part program richiesto
per la lavorazione di un pezzo. In questa moda-
lità di programmazione l’operatore della mac-
china interagisce con sistemi HMI impostando
i dettagli operativi della lavorazione. Se l’ap-
plicazione richiede programmi contenenti tutte
le informazioni geometriche e tecnologiche
necessarie, viene adottata la
programmazione
automatica
che utilizza linguaggi universali
di alto livello come l’
APT
(
Automatic Pro-
grammed Tool
).
La massima flessibilità nella gestione dei dati
è garantita dalla
programmazione mediante
tecniche CAD/CAM
. I software CAD dispon-
gono di moduli che permettono di costruire in
modo interattivo il programma di lavorazione
per la macchina a controllo numerico, a partire
dai dati geometrici del pezzo presenti nel data-
base. Per arrivare al progetto finito possono
rendersi necessarie alcune interazioni con l’am-
biente CAE (Computer Aided Engineering) per
analisi statiche e dinamiche. Quando si dispone
di un software in grado di interpretare i dati
contenuti nel database CAD e di convertirli in
un programma di lavorazione si parla di CAPP
(Computer Aided Process Planning),
PDM
(Product Data Management) e
PLM
(Product
Lifecycle Management), ovvero di tecniche
che comprendono una programmazione della
produzione in tutti i suoi aspetti tecnici, orga-
nizzativi ed economici.
Controlli Numerici flessibili
Oggi la sfida è quella di realizzare sistemi di
controllo numerico ottimali per bassi e medi
volumi di produzione.
Si stima infatti che nel prossimo futuro le mac-
chine utensili saranno dedicate a produzioni di
pezzi meccanici complessi e differenziati, gene-
ralmente in piccoli lotti, in base a specifiche tec-
niche definite nel disegno meccanico del pezzo.
Le macchine utensili possono presentare
errori
relativi a geometrie strutturali delle guide e
degli assi di rotazione, oltre che all’accuratezza
dei sistemi di misura e di interpolazione. Questi
errori sono in genere valutabili tramite collaudi
in relazione alle norme
ISO 230
.
Le macchine utensili sono interessate anche da
limiti operativi
che riguardano le condizioni
ambientali, la tipologia degli utensili impie-
gati, le condizioni di piazzamento e staffaggio,
le caratteristiche metallurgiche e strutturali del
pezzo da lavorare.
Sia gli errori sia i limiti operativi sono elementi
che, in base alla loro variabilità, riducono le pre-
cisioni di lavorazione.
Per raggiungere tolleranze di produzione molto
strette i principali costruttori di sistemi a controllo
numerico hanno implementato tecniche di
com-
pensazione volumetrica degli errori
.
Tali tecniche consentono di misurare gli errori
geometrici degli assi e di introdurre i risultati
delle misure nelle tabelle di compensazione.
Generalmente quando si parla di pezzi mec-
canici complessi la verifica di conformità alle
specifiche avviene tramite
CMM
(
Macchine
di misura a coordinate
) che, lavorando in
ambienti controllati e in regime di riferibi-
lità metrologica, sono in grado di misurare le
caratteristiche del pezzo e verificare tolleranze
dimensionali e di forma. È necessario pertanto
disporre di una CMM con dimensioni compa-
tibili con il pezzo da misurare. Diversamente
è necessario trasportare il pezzo all’esterno
presso un centro di controllo.
Tutto ciò può determinare inefficienze nel
sistema produttivo che si trasformano in man-
canza di competitività quando si opera in mer-
cati globalizzati dove è necessario ridurre al
minimo i costi della manodopera, i costi della
qualità (misurazioni, controlli, scarti) e - ideal-
mente - misurare direttamente il pezzo in mac-