Studi di fabbricazione

Applicazioni del CNC: Macchine utensili

Effetto sulla progettazione:

• I componenti vengono progettati per durare più a lungo poiché l'aumento del tempo speso nelle operazioni di taglio (con le MU a controllo numerico si diminuisce il tempo improduttivo della macchina) rispetto alle MU tradizionali comporta una loro più rapida usura.

Effetto sul funzionamento:

• C'è una maggiore utilizzazione della MU rispetto a quelle tradizionali per poter avere un ammortamento dell'investimento iniziale più rapido e quindi per recuperare l'elevato costo (l'utilizzo delle macchine utensili CNC avviene su più turni).
• Cambia il ruolo dell'operatore; non serve l'abilità richiesta per l'utilizzo delle MU tradizionali perché, in questo caso, l'operatore esegue operazioni semplici come, ad esempio, quelle di carico/scarico macchina, sostituzione utensili, ecc. In sostanza, occorre

manodopera di basso livello e non più manodopera specializzata· le MU che sono automatizzate hanno una diversa funzione perché sono in grado di eseguire più operazioni in un unico setup

CLASSIFICAZIONE DELLE MU A CNC

Le MU a CNC sono fondamentalmente di due categorie:

• MACCHINE MONOSCOPO
• Rappresentano l'evoluzione delle MU tradizionali
• Sviluppate per realizzare una specifica lavorazione (tornitura, fresatura, foratura, alesatura, ecc.)
• MACCHINE MULTISCOPO
• Macchine versatili di nuova generazione
• In grado di effettuare vari tipi di lavorazioni con un unico setup (attrezzaggio) del pezzo sulla macchina

MACCHINE MONOSCOPO

• Presentano piccole modifiche strutturali e nella componentistica rispetto alle MU tradizionali (tornio, trapanatrice, fresatrice, alesatrice, ...)
• L'aggiunta del CNC permette il controllo automatico del percorso utensile e l'impostazione automatica dei parametri di processo
• Utilizzo

Il vantaggio di questa MU multiscopo consiste nella possibilità di realizzare lavorazioni di parti con geometria estremamente complessa.

Lezione 12 del 30/03/2021

CENTRO DI LAVORO

È una MU multiscopo sulla quale è possibile effettuare diverse lavorazioni, in un unico setup, su pezzi di forma prismatica; sviluppata alla fine del 1950.

Le tipiche lavorazioni eseguite sono:

• fresatura
• foratura
• allargatura di fori
• filettatura
• alesatura

#NOTA: con un centro di lavoro miglioriamo la ripetibilità, perché senza di esso ogni volta che cambio macchina per effettuare un'operazione diversa (ad esempio passando da un'operazione di fresatura ad un'operazione di foratura) dovrei posizionare e bloccare il pezzo da lavorare sulla macchina, perdendo del tempo e commettendo, per ogni bloccaggio, un errore di ripetibilità. Inoltre, si riducono gli spazi occupati in officina, perché un'unica macchina è in

CENTRO DI TORNITURA

NOTA: workpiece = pezzo da lavorare (solido di rivoluzione); chuck = piattaforma autocentrante (dotata di tre morsetti inclinati tra loro di 120° che si muovono in direzione radiale che permettono di bloccare la parte sul mandrino della macchina in modo che l’asse del pezzo coincida con l’asse di rotazione del mandrino); turret for turning tools = torretta a forma di tamburo sulla cui circonferenza vengono immagazzinati utensili per eseguire esclusivamente le operazioni di tornitura (utensili non motorizzati); turret for drills, reamers = torretta a forma di tamburo sulla cui circonferenza vengono immagazzinati utensili motorizzati per eseguire le lavorazioni che un normale tornio non sarebbe in grado di eseguire (come, ad esempio, la foratura fuori asse).

fresatura, ecc…)

NOTA: questo è un esempio, perché il più delle volte abbiamo un’unica torretta nella quale sono mescolati gli utensili per la tornitura e gli utensili motorizzati

Come funziona?

Quando dobbiamo eseguire lavorazioni di tornitura il pezzo ruota attorno al proprio asse e l’utensile, che si trova nella torretta dove ci sono gli utensili da tornitura, si sposta longitudinalmente o trasversalmente o con un percorso che è una combinazione del movimento longitudinale e di quello trasversale; quando invece dobbiamo eseguire lavorazioni di foratura fuori asse, di fresatura, ecc… il pezzo è fermo e l'utensile ruota attorno al proprio asse grazie ai mandrini motorizzati.

CENTRO DI TORNITURA-FRESATURA

È una macchina utensile estremamente versatile che permette di realizzare pezzi estremamente complessi con un unico bloccaggio del pezzo, abbattendo così i tempi di lavorazione e i costi.

È una macchina molto

costosa e molto complessa e quindi la utilizziamo solo quando dobbiamo eseguire lavorazioni complesse con livelli di precisione estremamente elevati in un unico setup del pezzo sulla macchina.

Quali sono gli elementi che caratterizzano il centro di tornitura-fresatura?

La presenza nella macchina di un'unità di tornitura che solitamente è ad asse orizzontale ma troviamo anche centri di tornitura-fresatura con la presenza di unità di tornitura ad asse verticale (quindi questa unità di tornitura permette alla macchina di comportarsi come un vero e proprio tornio).

Cosa aggiunge rispetto al centro di tornitura?

La presenza di un'unità di fresatura inclinabile (si parla di unità "tiltante") che permette di eseguire la fresatura rispetto ad un asse orizzontale, di eseguire la fresatura rispetto ad un asse verticale o un'operazione angolare, cioè in una qualunque direzione compresa tra quella verticale e quella orizzontale. Quindi,

programmabile variabile· in grado di movimentare materiali, parti, utensili o dispositivi speciali

COMPONENTI DEL ROBOT

Abbiamo sempre il programma delle istruzioni che si riferisce alla specifica applicazione. Questo programma viene letto dall’unità di controllo del robot e viene trasformato in segnali che vanno agli azionamenti della struttura articolata (manipolatore) del robot, all’estremità della quale sarà presente quella che nel gergo viene chiamata “mano”, ma che tecnicamente si chiama “dispositivo di estremità” o “attuatore finale”.

STRUTTURA ARTICOLATA

E’ quella parte del robot che viene a contatto fisicamente con la parte in lavorazione. In particolare, è una parte meccanica costituita da un insieme di corpi rigidi (indicati anche come “bracci”, “collegamenti” o “link”) collegati fra di loro mediante dei giunti (che metaforicamente rappresentano le

“articolazioni”). E’ quindi quel componente del robot che entra a diretto contatto con il pezzo/utensile attraverso l’attuatore finale (che è considerata la “mano” del robot e quindi la parte suaparte periferica; poiché dipende dalla specifica applicazione, non fa parte della struttura articolata del robot). E’ fissata su una base che può essere fissa o mobile. Può essere:

• a catena cinematica aperta (configurazione seriale)
• a catena cinematica chiusa (configurazione parallela)

#NOTA: una volta, la struttura articolata era solo a catena cinematica aperta, cioè si parlava solo di robot a configurazione seriale!

#NOTA: attualmente la configurazione della struttura articolata più diffusa è quella