Riassunto esame Studi di fabbricazione

Automazione rigida e programmabile

Quando si parla di automazione rigida si fa riferimento alla produzione di massa, con un costo basso per singolo prodotto poiché l'investimento iniziale viene ripartito su un numero elevato di unità realizzate. Gli elementi caratterizzanti di questo tipo di automazione sono:

• elevato investimento iniziale per l'acquisto di apparecchiature automatizzate dedicate
• elevata velocità di produzione
• scarsa flessibilità di prodotto, poiché le apparecchiature automatizzate dedicate non si prestano alla variazione del prodotto

Invece, l'automazione programmabile si basa sull'utilizzo di apparecchiature di scopo generale, versatili e in grado di cambiare facilmente la sequenza delle operazioni e gli utensili. Questo tipo di automazione offre la possibilità di preparare facilmente programmi per la realizzazione di nuovi prodotti, che possono essere preparati da remoto e poi inviati alla macchina senza bloccare la lavorazione in corso. Gli elementi caratterizzanti dell'automazione programmabile sono:

• elevato investimento iniziale
• facilità nel preparare programmi per la realizzazione di nuovi prodotti

apparecchiature di scopo generale molto complesse

produttività bassa rispetto all'automazione rigida

elevata flessibilità di prodotto

volumi di produzione medio-bassi (bassi perché posso realizzare geometrie complesse altrimenti non realizzabili con tecniche manuali), con parti o prodotti realizzati per lotti (o produzione unitaria se devo realizzare componenti molto complessi)

Elevato investimento iniziale ripartito su un grande numero di prodotti diversi ⇒ costo del singolo prodotto basso

Flessibile:

3. Estensione dell'automazione programmabile in grado di produrre una gamma di parti o prodotti diversi senza perdite di tempo nel passaggio da una tipologia di prodotto all'altra. In grado di produrre simultaneamente varie combinazioni di parti o prodotti per questo è dotata di sistemi di visione o di lettura codice per riconoscere le varie tipologie di prodotto. Piccole differenze tra le diverse parti o prodotti. Utilizzata nei

sistemi di produzione cellulare. Elementi caratterizzanti: - elevato investimento iniziale - sistemi di visione - velocità di produzione media - produzione continua di un mix di prodotti variabile, riduce il magazzino - flessibilità del prodotto media Vantaggi dell'automazione: - miglioramento della sicurezza degli operatori e delle condizioni generali di lavoro - miglioramento della qualità del prodotto - esecuzione di processi non realizzabili manualmente - riduzione del tempo totale di produzione - aumento della produttività - riduzione dei costi Controllo Numerico (CN): Forma di automazione programmabile adatta a produzioni di bassi e medi volumi nelle quali si necessita di macchine versatili. Componenti di un sistema a CN: 1. Programma delle istruzioni (Part Program): Riporta i comandi dettagliati, tradotti dal disegno del pezzo, che guidano il funzionamento dell'attrezzatura della macchina. Informazioni inserite nel programma contenenti i dati geometrici (dimensioni) etecnologico del pezzo (tolleranze e finiture) 2. Unità di controllo (MCU): Computer a bordo macchina (hardware) che legge e interpreta il programma delle istruzioni trasformandolo in segnali che azionano i servomeccanismi determinando il movimento dell'attrezzatura 3. Attrezzatura: Componente della macchina che entra in contatto diretto con il pezzo o Macchina convenzionale: Macchina a CN: - Tempi inattivi elevati - Tempi inattivi ridotti - Possibilità d'errore nell'esecuzione delle operazioni - Possibilità d'errore solo in fase di programmazione - Produttività legata all'abilità dell'operatore - Produttività legata alla macchina utilizzata - Risultato legato anche all'abilità dell'operatore - Risultato indipendente dall'abilità dell'operatore - Attività manuali: - Attività manuali: - Analisi del disegno della parte da realizzare - Preparazione del programma delle istruzioni - Individuazionedella sequenza delle operazioni: 1. Trasferimento del part program all'mcu 2. Bloccaggio della parte mediante l'attrezzatura della macchina 3. Bloccaggio dell'utensile nel porta-utensile 4. Caricamento degli utensili nel magazzino a bordo macchina 5. Impostazione dei parametri di lavorazione 6. Supervisione delle operazioni 7. Esecuzione delle operazioni Per ridurre i tempi di effettiva lavorazione, le macchine a controllo adattivo utilizzano il controllo adattativo. Questo tipo di controllo funziona sentendo quello che accade durante la lavorazione e, sulla base di ciò che sente, modifica i parametri (ad esempio la velocità di taglio). Tipi di Controllo Numerico: 1. Punto a punto (o di posizionamento): controllo della posizione raggiunta. - Semplice e poco costoso. - Adatto in operazioni come la foratura e la saldatura per punti. 2. Continuo (o di contornatura): controllo continuo della posizione e velocità. - Possibilità di controllare il movimento lungo una traiettoria continua. - Adatto per operazioni come il fresatura e il tornitura.realizzare traiettorie rettilinee, circolari e altre definibili• modulo interpolatore matematicamente grazie al che elabora i dati numerici dei punti della curva e fornisce agli assi i segnali relativi Più complesso e costoso del PTP•Controllo posizione e velocità sistema CNA d anello chiuso: presenza di un segnale in retroazione che misura l’errore della posizione che viene poi amplificato e convertito in impulso elettrico al motore che agisce fino a rendere nullo l’errore. Analogamente avviene per il controllo della velocità. Posizioni e velocità misurate attraverso l’impiego di trasduttori. Ad anello aperto: assenza di un segnale in retroazione, utilizzo di motori passo-passo i quali per un determinato impulso compiono un preciso movimento/spostamento o rotazione. L’assenza di un segnale di controllo però permette di realizzare un preciso posizionamento solo presupponendo che il motore abbia fatto esattamente ciò che è stato comandato.gli è stato chiesto di fare. Caratteristiche sistema di controllo: Precisione: 1. Rappresenta la capacità del sistema di controllo di posizionare la tavola o l’utensile nel punto desiderato. Dipende dalla risoluzione del controllo del sistema (CR) e dagli errori meccanici. Ripetibilità: 2. Rappresenta la capacità del sistema di controllo di tornare in una posizione precedentemente raggiunta. Dipende soprattutto da errori meccanici. Interpolazione: 3. calcolo delle coordinate dei punti intermedi e delle velocità dei singoli assi per generare la traiettoria desiderata attraverso un modulo interpolatore. Tipologie di interpolazione: lineare, circolare, elicoidale, parabolica, cubica. Controllo Numerico Computerizzato (CNC) Sistema a controllo numerico in cui l’MCU della macchina si basa su un computer appositamente predisposto Caratteristiche del CNC: Memorizzazione di più programmi: se devo eseguire 100 operazioni tutte uguali non devo

ricaricare• ogni volta il programma

Varie forme di inserimento dei programmi: via rete, usb, ecc...

Possibilità di modificare il programma a bordo macchina

Cicli fissi: Possibilità dell’MCU di memorizzare i cicli di lavorazione più frequenti che possono essere• richiamati dal part program

Interpolazione

Compensazione di lunghezza e diametro utensile: dimensioni dell’utensile definite direttamente nel• programma o utilizzando un sensore a bordo macchina che misura la dimensione dell’utensile percorreggere il percorso dell’utensile

Calcoli di accelerazione e decelerazione: Evita che l’utensile lasci dei segni sulla superficie del pezzo• quando il cammino è soggetto ad improvvise deviazioni

Interfacce di comunicazione: permettono la connessione con altri computer o dispositivi per• download programmi collegamento con periferiche, come robot, o immagazzinamento dati

Diagnostica: diagnosticare

on-line possibili cause di malfunzionamento o guasti e di indicare le• azioni necessarie per ripristinare il corretto funzionamento

Controllo Numerico Distribuito (DNC)

Controllo di un certo numero di macchine CNC mediante un singolo computer attraverso un collegamentodiretto e in tempo reale. Configurazione costituita fondamentalmente da un computer centrale connesso aicomunicazione bidirezionalevari CNC presenti a bordo di ciascuna macchina. Permette la dei dati tracomputer centrale e computer periferici.

Applicazioni del CNC

Le applicazioni del CNC nelle macchine utensili ne influenza:la progettazione: componenti progettati per durare più a lungo poiché l’aumento del tempo speso• nelle operazioni di taglio rispetto alle MU tradizionali comporta una loro più rapida usurail funzionamento: maggiore utilizzo per ammortizzare elevato costo, capaci di eseguire più• operazioni in unico setup

Classificazione delle MU a CNC

Macchine monoscopo:

evoluzione delle MU tradizionali sviluppate per realizzare una specifica lavorazione,utilizzate quando il processo prevede l'uso di pochi utensili. Macchine multiscopo: a tale categoria appartengono

• Centro di lavoro: MU multiscopo sulla quale è possibile effettuare diverse lavorazioni, in un unico setup, su pezzi di forma prismatica. Dotato di magazzino utensili sistema di cambio automatico utensile e del pezzo, con possibilità di avere più mandrini e più tavole.
• Centro di tornitura: evoluzione del tornio che permette di lavorare pezzi assialsimmetrici. Dotato di portautensili motorizzati montati sulla torretta per eseguire lavorazioni di fresatura, foratura fuori asse ecc...
• Centro di tornitura- fresatura: Macchina utensile dotata di straordinaria versatilità che permette di ridurre il numero di piazzamenti del pezzo sulla macchina abbattendo tempi e costi. Indicata per lavorazioni complesse e ad alta precisione eseguite in un

a (configurazione parallela)4. Azionamenti: Componenti che trasformano i segnali di controllo in movimento della strutturaarticolata5. Sensori: Dispositivi che rilevano informazioni sull'ambiente circostante o sullo stato del robot6. Interfaccia uomo-macchina: Permette all'operatore di interagire con il robot attraverso unainterfaccia grafica o comandi manuali7. Sistema di alimentazione: Fornisce l'energia necessaria per il funzionamento del robot8. Sistema di sicurezza: Prende misure per garantire la sicurezza dell'operatore e dell'ambiente circostante