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Controllo numerico (CN)

en-lang NC, Numerical Control

Autentico pioniere delle moderne tecniche di automazione programmabile, il Controllo Numerico (CN) è la soluzione ottimale per la gestione di macchine utensili e centri di lavoro. Una notevole versatilità dei sistemi CNC è stata raggiunta grazie ai metodi di programmazione evoluti e all’integrazione con i sistemi CAD / CAM (Computer Aided Design / Computer Aided Manufacturing).

Il Controllo Numerico è una tecnica di automazione programmabile con la quale si realizza la conduzione di macchine utensili (MU) automatiche, trasmettendo ad esse informazioni codificate in un opportuno linguaggio di programmazione, sotto forma numerica. Vengono dette “macchine a controllo numerico” o macchine “CN”, le macchine utensili il cui movimento durante la lavorazione è diretto da un computer integrato che ne comanda gli spostamenti e le funzioni secondo un definito programma di lavoro. Le macchine CN non hanno funzionamento completamente autonomo, nel senso che devono comunque operare sotto la supervisione di un operatore. La macchina utensile è composta da parti fisse di sostegno (bancale, montante) e da parti mobili (tavole, torrette, contropunte). È dotata, in particolare, di servomotori, sensori e trasduttori, capaci di comunicare con l’unità di controllo. L’unità di controllo o di governo della macchina (MCU, Machine Control Unit) è un’apparecchiatura elettronica che legge e interpreta il programma (part program), trasformandolo in segnali elettrici che, amplificati, azionano i servomeccanismi della macchina determinando il movimento dell‘utensile e delle attrezzature ausiliarie. Le istruzioni del programma derivano da informazioni geometriche (movimenti e posizioni degli organi della macchina necessari per realizzare la forma geometrica del pezzo), tecnologiche (condizioni di lavoro che si traducono in velocità di rotazione e spostamento di appositi organi della macchina), ausiliarie (identificazione degli utensili da impiegare, selezione di funzioni della macchina quali la rotazione o l’arresto del mandrino, l’uso di flusso refrigerante ecc.).

Un sistema di controllo numerico è ottimale per realizzare produzioni di basso e medio volume e offre molteplici benefici quali la riduzione dei costi di manodopera, il miglioramento della qualità, legata alle caratteristiche strutturali della macchina e non più all’abilità dell’operatore, l’aumento della produttività dovuta alla minimizzazione dei tempi morti, la riduzione degli scarti grazie alla sicurezza dei posizionamenti e dei movimenti degli utensili, l’aumento della flessibilità produttiva garantita dai rapidi cambiamenti di lavorazione con la sostituzione del programma.

 

DNC e CNC

 

I primi controlli numerici (anni ‘50) erano a logica cablata, cioè basati su apparecchiature la cui logica di funzionamento era ottenuta collegando fisicamente tra loro un certo numero di elementi “logici” (relè elettromeccanici o funzioni elementari). A partire dagli anni ’60 il controllo numerico subìsce profonde trasformazioni con l’introduzione dei primi calcolatori. Compare sulla scena il DNC (Direct Numerical Control), ovvero una tecnica di controllo numerico in cui le macchine sono controllate direttamente da un calcolatore centrale, accessibile all’operatore da terminale remoto. Negli anni ’70 si affermano i primi sistemi CNC (Computer Numerical Control) che conferiscono alle macchine maggiore flessibilità. Si passa in sostanza a un controllo numerico altamente programmabile e personalizzabile grazie all’uso di microprocessori e ovviamente del software.

 

Programmazione

 

Le forme di programmazione di un sistema di controllo numerico sono fondamentalmente di quattro tipi: manuale, interattiva o conversazionale, automatica, mediante tecniche Cad/Cam. La programmazione manuale utilizza linguaggi semplici e a basso livello computazione che però variano da costruttore e a costruttore, nonostante il crescente orientamento verso standard riconosciuti (si parla comunemente di “codice ISO”), in particolare la normativa ISO 6983 di cui i costruttori di sistemi CNC adottano elementi e codici principali, integrandoli con i codici proprietari. L’evoluzione della programmazione manuale eseguita direttamente sulla MCU ha dato luogo alla cosiddetta programmazione interattiva (o conversazionale), impiegata dall’unità di governo per generare il part program richiesto per la lavorazione di un pezzo. Se l’applicazione richiede programmi contenenti tutte le informazioni geometriche e tecnologiche necessarie, viene adottata la programmazione automatica che utilizza linguaggi universali tra cui il più importante è l’APT (Automatic Programmed Tool).

 

 


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