Tecnologia della produzione: il CAD – CAM

CNC autoapprendimento per tornio parallelo

1   Macchina utensile a cnc

Il CNC (Computer Numerical Control – Controllo Numerico Computerizzato) in dotazione alle macchine utensili come ad esempio il tornio parallelo, tornio a bancale inclinato, tornio verticale, fresatrice, fresa ñ alesa, centro di lavoro, rettificatrice, permette alle macchine la loro operatività. Il controllo numerico movimenta il mandrino con i relativi giri (RPM¹) e gli organi accessori in dotazione alle macchine, fa eseguire tutte le operazioni di fresatura richieste. Il CNC è il vero e proprio cervello della macchina utensile, consente di operare in maniera automatica sul pezzo meccanico da produrre, completa tutto il ciclo di lavorazione senza l’intervento dell’operatore.  
L’inserimento dei parametri di lavorazione del pezzo meccanico nel programma del controllo numerico avviene secondo la norma internazionale UNI² ISO³ 6983 risalente alla fine degli anni 1960. I controlli numerici computerizzati sono continuamente migliorati e perfezionati in tutte le loro funzioni, rendono queste tecnologie sempre più complete, aumentandone le capacità operative e prestazionali. Il continuo miglioramento dei CNC offrono per l’operatore più soluzioni, come suggerito dagli studi in corso di ricercatori delle case produttrici che hanno portato sviluppi operativi di queste tecnologie più semplici e flessibili, cioè: più evolute nella programmazione, flessibili per eseguire diverse operazioni su diversi pezzi meccanici senza il bisogno di fermare la macchina per lunghi tempi. L’evoluzione tecnologica imposta dai CNC di nuova generazione inevitabilmente impone agli elementi meccanici strutturali e accessori di movimentazione delle macchine utensili di essere progettati verso una più rapida e precisa risposta anche e soprattutto adottando innovativi materiali di costruzione.  

2  La produzione con: il CAD – CAM 

L’introduzione del CAD (Computer Aided Design – Progettazione Assistita da Computer), è un software grafico per la progettazione, diversamente il CAM (Computer Aided Manufacturing – Produzione Assistita da Computer) è il software che genera istruzioni ai CNC delle macchine utensili, i progetti CAD hanno progredito le capacità operative e produttive dei tecnici progettisti. 
Il CAD – CAM di progettazione e governo nei processi di produzione, con i moderni controlli numerici in dotazione alle macchine fanno e faranno sempre più parte integrale dei sistemi di produzione dell’officina operando sinergicamente tra macchine e ufficio tecnico di progettazione. Parecchi anni fa, i tecnici progettisti utilizzavano il CAD e il CAM come due diverse tecnologie ben distinte. Con il progredire dei tempi, è avvenuta la necessità per un migliore e più rapido servizio verso i clienti e della produzione, l’esigenza delle aziende di dimezzare i tempi di produzione creando l’opportunità di riorganizzare il sistema della produzione con l’introduzione del CAD – CAM in un’unica soluzione. Il CAD è un software che consente ai tecnici progettisti, che utilizzano il computer dell’ufficio tecnico, di progettare pezzi meccanici di vario genere, come ad esempio: stampi, strutture di macchine utensili, valvole, strutture meccaniche ecc. Il CAM è stato creato per supportare processi diversi di produzione, crea specifici programmi che poi vengono inviati al CNC della macchina utensile. Questo sistema operativo permette anche il suo utilizzo a bordo macchina, cioè creando una apposita postazione del PC vicino alla macchina utensile. 
Nella realtà progettuale la soluzione della tecnologia software CAD – CAM, fa diminuire fortemente i tempi di produzione, il sistema di progettazione assistita dal computer per progettisti disegnatori, consente di creare e realizzare i loro progetti, non solo poterli correggere ma modificare in corso di realizzazione ed inoltre di vedere la simulazione tridimensionale del progetto. Il sistema CAD – CAM è ampiamente utilizzato nelle aziende di progettazione, prototipizzazione e produzione nei settori in generale nella meccanica, stampi, aerospaziale. 

3 Il CNC autoapprendimento per tornio parallelo  

La tecnologia del CNC ad autoapprendimento riguarda soprattutto il tornio orizzontale parallelo, combina funzionalità tradizionali del CN con i più moderni CNC, ottimizza i processi di lavorazione. La tecnologia del CNC dell’autoapprendimento può essere interpretata come una via di mezzo tra un controllo numerico tradizionale e un sistema completamente automatizzato. 
Entrambe i diversi tipi di CNC, quello non dotato e quello dotato del sistema autoapprendimento, utilizzano il linguaggio norma UNI ISO 6983, in cui vengono definite le principali funzioni di programmazione, Ë uno standard per il controllo numerico delle macchine utensili. 

4 Il CNC Tradizionale

Nel controllo numerico tradizionale, l’operatore effettua la programmazione ISO scrivendo direttamente manualmente sul CNC del tornio o tramite il software CAD – CAM,  crea il programma inserendo i dati e le coordinate del pezzo meccanico che deve lavorare, seguendo le regole del linguaggio ISO che include i comandi di programmazione G, M, T e altre funzioni. Il tornio lavora il pezzo come a disegno.

• G = Funzioni preparatorie                                                                                         
• M = Funzioni ausiliarie                                                                                         
• T = Numero d’utensile

5 Il CNC ad Autoapprendimento

Nel CNC ad autoapprendimento l’operatore avvia il tornio, la prima tornitura del pezzo in lavorazione muove, manualmente con l’apposito volantino remotato gli organi della macchina: carro, la torretta gli avanzamenti. Durante questa fase il CNC ad autoapprendimento, “auto apprende” i movimenti e crea in automatico un programma. Il programma viene memorizzato e può essere utilizzato per lavorazioni successive in modo automatico. Il sistema utilizza i moduli di lavorazione preimpostati come avanzamenti, sgrossatura, finitura, intestatura, filettatura ecc., permettono di avviare, inserendo le coordinate e parametri, come diametro del rullo o flangia in lavorazione, velocità (RPM) del mandrino e profondità di taglio senza doverli scrivere manualmente. 
Questo sistema genera automaticamente il programma in ISO basato su quei movimenti. Il CNC autoapprendimento semplifica la programmazione rispetto al metodo tradizionale essendo più intuitivo.  

6 Il CNC ad Autoapprendimento Conversazionale 

Gli ultimi sviluppi delle tecnologie dei controlli numerici ad autoapprendimento hanno portato sul mercato l’introduzione dell’“Autoapprendimento Conversazionale”. Il Sistema CNC dotato di interfaccia intuitiva, con questo sistema di programmazione rende più semplice l’apprendimento e l’uso da parte degli operatori e tecnici anche senza una profonda conoscenza del codice ISO.
La programmazione conversazionale consente di creare cicli di lavorazione attraverso menù guidati essendo già inseriti nel programma senza scriverli manualmente. L’operatore deve solo inserire i parametri di lavorazione come: profondità di taglio (avanzamento), diametro, filettatura, finitura o sgrossatura, velocità mandrino, il sistema CNC genera automaticamente il programma di lavoro e dà la possibilità di essere ripetuto più volte.

Vantaggi 

• Riduzione dei tempi di formazione: menù guidati e cicli reimpostati. 
• Maggiore sicurezza: meno errori nella programmazione.
• Accessibilità: gli operatori con poca esperienza possono utilizzare il sistema in breve tempo.  
• Adattabilità: Il sistema può essere adottato da: torni, fresatrici, centri di lavoro. 

Note

¹ RPM = Revolutions per minute (Giri al minuto).
Unità di misura della velocità di rotazione.
² UNI = Ente Italiano di Normazione
³ ISO = International Standarditation Organization
   EN = European Normalization (Norme Europee)

Per gentile concessione FAGOR Automation 
Guida rapida d’uso “FAGOR Automation”, CNC 8060/65
Ref. 1812 Pg. 45 Linguaggio ISO  “Comandi di programmazione”.