Appunti Lezioni Sistemi integrati di lavorazione

CALCOLA

Le istruzioni nel linguaggio ISO-standard possono essere scritte manualmente oppure mediante l’ausilio di

software che automatizzano il processo di elaborazione del percorso di lavorazione (CAM). Il CNC calcola i

punti della traiettoria utensile, ossia i punti nei quali passa il CLP. La traiettoria non è gestita come una

traiettoria continua, bensì vengono stabiliti alcuni punti che sono anche i traguardi del controllo nei quali

l’utensile deve passare a quel determinato istante (in figura ne abbiamo rappresentati 4). 64

In figura abbiamo una fresa torica con asse di rotazione verticale in cui il CLP è collocato sull’asse di

rotazione e sulla superficie più esterna lontano dallo stelo. Per passare da P1 a P2, da P2 a P3 e da P3 a P4

le traiettorie percorse sono lineari (vedi linee rosse).

Recup: il CNC legge quello che riceve in input, calcola i punti sulla traiettoria (che nella maggior parte dei

casi è ideale), seleziona i punti ed infine tra un punto e l’altro genera un movimento lineare. Più piccola è la

distanza fra i vari punti, più la discretizzazione che viene fatta dal CAM diventa irrilevante rispetto alla

traiettoria ideale.

A questo punto dobbiamo assegnare a ciascun punto la velocità di avanzamento. Il controllo oltre ad

assegnare a ciascun punto la posizione lungo la traiettoria ed oltre a considerare che fra punto e punto c’è

→

un moto traslatorio, deve anche calcolare le velocità nota la velocità di avanzamento richiesta sulla

traiettoria, il CNC dovrà essere capace di suddividere la velocità di avanzamento stessa in 3 componenti (Vx,

→

Vy e Vz), la cui somma vettoriale dà la velocità di avanzamento totale dell’utensile Vx + Vy + Vz = Va.

Per capire meglio il concetto vediamo la seguente rappresentazione. Data ad esempio una traiettoria

circolare, il CAM andrà a generare lungo questa una serie di punti distanziati fra loro mediante percorsi

lineari (linee rosse). Il CAM, inoltre, di volta in volta suddivide la velocità nelle sue 3 componenti: Vax, Vay e

Vaz. N.B. Il vettore velocità è tangente alla circonferenza. Il CAM ogni volta distribuisce il moto lungo i due

assi x e y della macchina. N.B. Le velocità da valori più grandi possono passare a valori più piccoli e da

positive possono diventare negative (vedi Vax). 65

COMANDA

Il CNC deve comandare i valori programmati di posizione e velocità. Cosa significa comandare? Il termine

comanda nasconde la generazione di un segnale nell’opportuna grandezza e dimensione che deve essere

trasmessa all’organo della macchina di competenza.

ATTUARE

Il CNC attua, attraverso gli organi della MU (azionamenti, componenti meccatronici), i comandi.

CONTROLLARE

Nelle macchine più moderne il controllo viene eseguito attraverso il closed-loop. In particolare, abbiamo

due anelli di controllo in retroazione che sono entrambi chiusi: uno sulla misura della posizione generata

attraverso un trasduttore di posizione e l’altro sulla misura della velocità generata attraverso, ad esempio,

l’impiego di un Resolver o di un trasduttore rotativo posto a bordo motore. I segnali che vengono scambiati

fra CN e macchina sono dell’ordine dei millisecondi.

Qual è la differenza fra controllo numerico (CN) e controllo numerico computerizzato (CNC)?

Il CNC oggi è a tutti gli effetti un computer: ha una sua scheda madre, ha le sue RAM, etc.

Il CN quando nacque era ancora costituito dalle valvole termoioniche.

Capitolo 5: Programmazione del percorso di lavorazione

La cosa importante da ricordare è che il controllo contemporaneamente calcola il passo successivo e attua

il passo precedente.

Il primo passo che faremo sarà quello di definire il linguaggio di programmazione EIA/ISO-standard (che

noi in maniera semplicistica chiamiamo ISO-standard).

Nella MU CNC le informazioni necessarie alla lavorazione del pezzo sono raccolte in un programma, “Part

Program” (programma pezzo), implementato nel software del CNC.

Questo è un linguaggio che ci permette di scrivere un programma che poi verrà eseguito dalla macchina. In

particolare, questo linguaggio è stato ottenuto dalla combinazione di due codici: il codice EIA negli USA e il

codice ISO in Europa. 66

Il linguaggio di programmazione EIA (Electronic Industries Association)/ISO(International Standardization

Organization), come ogni linguaggio, è caratterizzato da:

• Lessico (insieme di vocaboli)

• Grammatica

• Sintassi

Lessico (insieme di vocaboli)

Costituisce l’insieme dei vocaboli del linguaggio e comprende tutti i possibili comandi e controlli che

consentono l’interazione tra CNC e MU. I vocaboli possono essere divisi in:

1. Caratteri speciali: vengono utilizzati all’interno del programma con funzioni utili alla stesura e

compilazione del codice, piuttosto che alla sua esecuzione. Sono i seguenti in tabella:

2. Indirizzi: servono per identificare un certo gruppo di funzioni.

Tra questi quelli che useremo di più sono le funzioni N, le funzioni preparatorie (lettera G) e quelle

miscellanee (lettera M). Gli indirizzi X, Y e Z sono noti a propri, nel senso che li abbiamo già

assegnati: questi individuano le coordinate degli assi controllati. N.B. Asse x e y solitamente

individuano il piano, mentre l’asse z individua l’asse di rotazione del mandrino. A, B e C sono gli assi

di rotazione rispettivamente associati a X, Y e Z. 67

Tra gli indirizzi (e relative funzioni) più comuni si possono trovare:

La N, che definisce un indirizzo, è una funzione tipicamente seguita da un numero, il quale individua

la riga di programma generata. I numeri del blocco devono essere crescenti; tuttavia, di norma si

preferisce non utilizzare numeri progressivi per permettere di effettuare eventuali aggiunte di

nuovi blocchi tra due successivi (es. N100-N200 va bene, N100-N101 è sconsigliato).

Le funzioni preparatorie (lettera G) predispongono la macchina utensile ad effettuare tutte le lavorazioni

necessarie alla lavorazione del pezzo. Sono in totale 99 (dalla G00 alla G98), ma solo alcune di esse sono

quelle più utilizzate.

!! Quelle che vanno da G91 a G99 sono funzioni preparatorie con contenuto non standardizzato. 68

Le funzioni M sono dette ausiliari o miscellanee. Queste servono ad impartire comandi al controllo.

Grammatica

La grammatica del linguaggio EIA/ISO è l’insieme delle regole che permettono di rendere eseguibile una

lavorazione elementare: la programmazione in questo linguaggio è una programmazione ad indirizzo con

formato alfanumerico. Il programma di lavorazione di un pezzo è l’insieme di più operazioni sequenziali,

ognuna delle quali è contraddistinta da una caratteristica tecnologica (operazioni tecnologiche). Ogni

operazione tecnologica è composta da più blocchi, a loro volta costituiti da insieme di parole. Un blocco

definisce in modo completo un ordine che la MU deve eseguire prima di passare al blocco successivo. I

blocchi sono indicati, come visto prima, dall’indirizzo N seguito da un numero che identifica l’ordine di

esecuzione. Ciascuna parola del blocco è formata da un carattere alfabetico detto indirizzo e da un numero

che indica un valore o codice di una funzione. Il formato di un blocco indica l’ordine di inserimento degli

indirizzi programmabili ed il numero di cifre con cui deve essere rappresentato il valore che segue ogni

indirizzo.

Nello specifico si possono avere: il blocco e il Part Program.

• Blocco. Un esempio di blocco del Part Program è il seguente:

La prima sigla rappresenta il numero del blocco, la seconda riguarda le informazioni geometriche e

la terza le informazioni tecnologiche. Informazioni geometriche e tecnologiche sono le 2 tipologie

di informazioni di cui abbiamo bisogno per eseguire il percorso di lavorazione. Le informazioni 69

geometriche ci danno indicazioni sul dove devo andare e come devo andare in una determinata

posizione, mentre quelle tecnologiche ci danno indicazioni legate alla velocità con la quale devo

andare in quella posizione. Ciascuna parola di un blocco è formata da un carattere alfabetico detto

→

indirizzo e da un numero che indica un valore o un codice di funzione Esempio: X-53.7 dove X è la

lettera di indirizzo e 53.7 la sequenza di numeri.

• Part Program: questo è l’insieme di più blocchi (righe). Un esempio potrebbe essere il seguente:

!! Non è necessario ripetere l’informazione tecnologica in ciascun blocco, basta infatti impostarla

una sola volta per un singolo blocco affinché questa venga replicata negli altri.

Torniamo al lessico della Programmazione Diretta ed in particolare vediamo cosa si intende per funzioni

miscellanee. Le funzioni miscellanee sono funzioni che non danno indicazioni sul movimento degli assi, ma

ad esempio possono indicare, come riportato nella slide, la rotazione del mandrino (M03 o M04).

La differenza fra M03 e M04 è che nel primo caso il mandrino ruota in senso orario, mentre nel secondo

caso in senso antiorario.

Domanda: perché il mandrino può ruotare in due sensi? Perché ci sono delle lavorazioni, come ad esempio

la generazione di una filettatura con maschio (sorta di vite che realizza appunto la filettatura), in cui il

maschio realizza il filetto dentro il foro e poi, per estrarlo, deve cambiare senso di rotazione che da orario

diventa antiorario perché devo svitare. 01/03/2022

Altra indicazione importante è la M06, essa individua una serie di operazioni eseguibili sia manualmente

che automaticamente che consentono di effettuare il cambio dell’utensile. →

Esiste anche la M05 che è una funzione miscellanea che serve per disattivare la rotazione del mandrino 70

arresto del mandrino. In figura si vedono le funzioni miscellanee M03, M04, M05 in tornitura:

!! Esistono macchine che lavorano in senso orario e macchine che lavorano in senso antiorario.

La funzione M06, come già accennato poc’anzi, esegue (attua) il comando di cambio utensile (manuale) o

automatico.

Recup:

• →

M03 e M04 avvio rotazione del mandrino

• →

M05 arresto del mandrino

• →

M06 cambio utensile manuale o automatico

A questo punto vediamo nel dettaglio quali sono le principali funzioni miscellanee (funzioni che servono

sostanzialmente a comunicare la fine del programma) e le funzioni di movimento.

Funzioni miscellanee

• M00 è lo stop programmato: istruzione usata alla fine del programma

che sancisce l’arresto della macchina. N.B. Le funzioni miscellanee, in

particolare quella di stop programmato, nascono da istruzioni che

provengono dagli albori dei controlli numerici, nel senso che si parla di

controlli numerici non computerizzati, ma dei CN più antichi. Tali

funzio