Appunti di Produzione Avanzata nella Fabbrica Digitale + Progetto completo [PAFD - ex PAC]

FABBRICA DIGITALE

Tema d’anno:

Realizzazione di una fresatrice CNC e simulazione della

lavorazione meccanica di uno stampo per mouse con la suddetta macchina

Studente:

Prof. Ing. Gaudio Giovanni

Luigi Maria Galantucci 572788

10 gennaio 2019

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Premessa

FeatureCAM è una suite software CAD/CAM molto versatile che permette di automatiz-

zare la progettazione e la simulazione delle lavorazioni alle macchine utensili, riducendo al

minimo i tempi di programmazione necessari alla realizzazione di parti su frese, torni, ma

anche su macchine per elettroerosione (EDM). FeatureCAM consente di creare i percorsi

utensile basandosi sulle feature della parte, selezionando automaticamente gli utensili adatti,

determinando il numero delle passate di sgrossatura e finitura, nonché gli avanzamenti e le

velocità. Nella seguente relazione verranno analizzate le fasi di:

Verrà modellata una macchina utensile a controllo numerico a 3 assi, in

Machining Design (figura 1), all’interno dell’ambiente CAD di FeatureCam.

particolare una Hurco VM20i

Figura 1: Hurco VM20i

Pagina del costruttore : https://www.hurco.it/

Pagina della Hurco VM20i : https://www.hurco.it/prodotto/vm20i/

Download scheda tecnica : https://www.hurco.it/download/1641/

La scheda tecnica viene per comodità comunque riportata all’interno dell’appendice ??

di questa relazione per una rapida consultazione.

3

Realizzazione del manufatto di figura 2 lavorato con la fresatrice Hurco VM20i.

Lavorazione Figura 2: Mouse wireless

Lavorazione di contornatura con la programmazione manuale in linguag-

Programmazione

gio ISO tramite il software CNC Simulator.

PRIMA STESURA

20 Dicembre 2018

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Indice

1 Introduzione ai software 7

1.1 FeatureCam . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

1.1.1 Ambiente Machine Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

1.1.2 Ambiente Fresatura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

1.2 CNC Simulator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

2 Machine Design 11

2.1 Tavola portapezzo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

2.2 Slitta asse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

y

2.3 Basamento e montante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

2.4 Portamandrino . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

2.5 Simulazione macchina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

2.5.1 Verifica di lavorazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

3 Fresatura 27

3.1 Modello del mouse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

3.2 Lo stampo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

3.3 Le lavorazioni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

4 Programmazione Manuale ISO 35

Elenco delle figure 39

5

6

Capitolo 1

Introduzione ai software

La tecnologia CAD/CAM è una tecnica computerizzata che permette di ottenere un

oggetto tridimensionale a partire da un disegno vettoriale eseguito al computer. I due acronimi

CAD e CAM sono, rispettivamente, acronimi di e

Computer Aided Design Computer Aided

ovvero disegno assistito dal computer e produzione assistita dal computer.

Manufactoring,

Nata negli anni 60 del secolo scorso, questa tecnologia è oggi utilizzata nell’industria

′

manifatturiera in una infinità di settori ed è prepotentemente entrata anche nel campo

ingegneristico, nel quale in brevissimo tempo è divenuto uno degli standard più diffusi.

Da allora, la tecnologia CAD/CAM ha visto un rapido e costante sviluppo commerciale e

tecnologico, che l’ha portata in meno di 30 anni ad ottenere una diffusione capillare.

In particolare quando si parla di CAM viene indicata una categoria di prodotti software

che analizzano un modello geometrico virtuale tridimensionale, per generare le istruzioni

necessarie a una macchina utensile a controllo numerico computerizzato (CNC) per seguire

un percorso utensile definito da tali istruzioni. Il CAM (acronimo di Computer Aided

Manufacturing ovvero produzione assistita da computer) si riferisce ad una categoria di

software che permettono di generare le istruzioni necessarie a una macchina utensile, dotata

di un controllo numerico CNC (Computer Numerical Control) al quale inoltrare le informazioni

necessarie per permettere la definizione del percorso utensile finalizzato alla realizzazione di

un determinato manufatto partendo da un progetto CAD. Generalmente il processo classico

che porta alla realizzazione della maggior parte dei manufatti è composto dalle seguenti fasi:

La fase di ideazione vede coinvolti generalmente designer o progettisti

Fase di ideazione

che sono incaricati di realizzare, sulla base delle esigenze del cliente, la forma e i requisiti

di partenza del manufatto. Questa fase viene eseguita su carta o direttamente su un

software CAD. Durante la fase progettuale gli ingegneri o più generalmente i

Fase di Progettazione

progettisti devono caratterizzare il manufatto presentato nella fase di ideazione, per far

ciò ci si avvale di Software CAD, bidimensionali (e.g. AutoCAD) o tridimensionali (e.g.

Inventor) per creare un modello 2D o 3D del manufatto. Utilizzando modellatori CAD

parametrici, il progettista potrà arricchire il suo modello con tutte le informazioni che

lo riguardano e, se di suo interesse, potrà eseguire sullo stesso simulazioni, ricavarne

messe in tavola, estrarne le BOM e molto altro.

Finita la fase progettuale è necessario estrarre da un materiale grezzo

Fase di Produzione

le forme idealizzate, per fare ciò si possono usare macchine manuali controllate da

manodopera specializzata, o macchine dotate di un software CAM, in questo caso

il software CAM può essere installato direttamente a bordo macchina, oppure su

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altri dispositivi. All’interno dell’ambiente del software CAM, l’operatore deciderà

quali operazioni e quali percorsi dovranno seguire gli utensili, di cui è provvista la

macchia, per poter creare l’oggetto progettato. Per evitare perdite di dati tra la fase

di progettazione e quella di produzione (e.g. caratteristiche del materiale) ci si può

avvalere di software CAD/CAM (e.g. Inventor HSM o Fusion 360 di Autodesk) i

quali riuniscono in un unico ambiente le fasi di progettazione e quella di definizione

del percorso della macchina utensile. Definito il percorso della macchina utensile, il

progettista invierà questa informazioni al controller che gestisce il CNC della macchina.

Per far sı̀ che le informazioni definite nel software CAM risultino leggibili dal controller

del CNC della macchina è necessario eseguire un’operazione di post-processing. Il

postprocessor, realizzato su misura per la macchina del cliente, traduce il percorso

della macchina utensile definito nel CAM nel linguaggio di programmazione utilizzato

dalla macchina, chiamato G-CODE o più comunemente ISO. Terminata la fase di post

processing l’utilizzatore del software CAM potrà quindi inoltrare il codice ISO ottenuto

alla macchina e lanciare la lavorazione.

1.1 FeatureCam

Il software FeatureCam, prodotto negli anni 90 da Delcam e poi acquisito da Autodesk nel

′

2014, rappresenta uno strumento professionale adoperato nella simulazione delle lavorazioni

alle macchine utensile a controllo numerico. Esso mette a disposizione diversi ambienti

integrati per la progettazione sia CAD, che CAM, permettendo di verificare visivamente

tramite simulazione tutte le operazioni che poi verranno eseguite sulla macchina utensile

reale. In quest’ottica FeatureCam si prefigge di restituire in output alla simulazione l’intero

G-Code, insieme ad una serie di altre informazioni, da sottoporre al controllore numerico

della macchina utensile reale.

Figura 1.1: Home di FeatureCam

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La finestra iniziale di FeatureCam si presenta come quella di figura 1.1 in cui è possibile

selezionare vari ambienti: tornitura motorizzata, centro verticale tornio/fresa, fresatura,

elettroerosione, Machine Design. In particolare in questa relazione verranno utilizzati gli

ambienti per la modellazione della fresatrice Hurco VM20i e la lavorazione

Machine Design

di per la realizzazione del manufatto assegnato.

fresatura,

1.1.1 Ambiente Machine Design

Selezionando dalla schermata principale l’ambiente Machine Design, ed avendo cura di

1

selezionare l’unità di misura voluta , si aprirà l’ambiente di modellazione della macchina

utensile. Infatti in tale ambiente non verranno simulate lavorazioni o creati grezzi, ma

verranno unicamente modellati i solidi che andranno a comporre la macchina utensile da

simulare, macroscopicamente composta da un basamento, un montante, una slitta ed una

tavola. L’ambiente che si presenta a schermo (figura 1.2) presenta una barra principale in alto

(la tipica dei software Autodesk, ma anche Microsoft) con alcune principali sezioni

ribbon bar Figura 1.2: Le tre ribbon bar più utilizzate

come quella riguardante la per visualizzare o nascondere diverse entità, la

Vista simulazione

in varie modalità (2D, 3D, Macchina), la sezione che permette di effettuare

Modifica e crea

molteplici modifiche alle geometrie ed a i solidi (figura 1.3) e che sarà ”pesantemente” utilizzata

durante tutta la modellazione.

Figura 1.3: Strumento Trasforma

1 Unità di misura utilizzata: millimetri. 9

La seconda ribbon bar riportata in figura 1.2 invece viene utilizzata per tutte le operazioni

CAD come la creazione degli schizzi di costruzione, delle geometrie e dei solidi che andranno a

comporre la macchina utensile. Infine la ribbon bar ”Machine Design” è impiegata al termine

della modellazione CAD per assegnare le corse massime/minime delle slitte, le relazioni tra

solidi ed i sistemi di coordinate personali (UCS - User Coordinates System) da assegnare

alla macchina utensile e che saranno di fondamentale importanza ai fini della simulazione

macchina.

1.1.2 Ambiente Fresatura

L’ambiente di Fresatura permette, a differenza di quello Machine Design, di effettuare la

modellazione diretta di un grezzo mediante feature o mediante riconoscimento automatico

delle feature quando per esempio si importa un pezzo già realizzato in un altro CAD.

L’aspetto generale delle ribbon bar anche in questo caso è lo stesso di quello riportato in

figura 1.2 per l’ambiente Machine Design. Avviando l’ambiente senza importare alcun solido

Figura 1.4: Wizard per la definizione del grezzo

esterno, FeatureCam inizializza un wizard di configurazione del grezzo che ci consentirà di

definire alcune caratteristiche di quest’ultimo: dimensioni geometriche, proprietà materiale,

posizionamento nello spazio, e modello della macchina utensile da utilizzare in fase di

simulazione della lavorazione.

1.2