La Stampa - Consultazione Archivio

Le macchine - utensili a controllo numerico Le macchine - utensili a controllo numerico Esigenze contrastanti per la progettazione - Come ridurre i giochi, le deformazioni elastiche, gli attriti, le inerzie - Guide a rotolamento e a sostentamento idrostatico Come 1 lettori di questa pagina sanno, con il termine « controllo numerico » si designa la tecnica che permette di comandare e controllare, per mezzo di grandezze nume-, riche, le macchine utensili, senza il diretto e continuo in-, tervento dell'uomo. Le macchine a controllo numerico scaturiscono dall'unione di tre parti distinte. La prima comprende l'apparato (di regola elettronico), cui è affidato il compito di comandare e di controllare le singole operazioni elementari. Della seconda, fanno parte il complesso degli amplificatori di potenza e dei motori, che elevano e trasformano 1 segnali di comando, secondo le! necessità della macchina utensile. La terza infine è costituita dagli organi meccanici della macchina stessa, che attuano i movimenti. Data la diversità delle tecniche chiamate a collaborare per questo insieme, si comprende, come sovente le tre parti-suddette siano progetta te indipendentemente. All'atto dell'unione sorgono poi problemi di interconnessione e di adattamento. La flessibilità dei parametri elettrici, in generale, rende agevole e soddisfacente la congiunzione tra gli apparati elettronico e di potenza. Al contrario risulta spesso disagevole la connessione tra questi ultimi e la macchina utensile vera e propria. Quanto è stato detto - è messo in evidenza dai risultati non sempre brillanti che si ottengono, quando si vuole adattare al controllo numerico una macchina già costruita e funzionante. Ciò perché ottimizzando separa tamente ciascuna delle tre parti non si ha garanzia di realizzare un altrettanto ottimo insieme. Primo scopo da raggiungere è la progettazione di una macchina potente, robusta, rigida e precisa. Deve essere) potente, per consentire elevate capacità di asportazione di truciolo, e robusta per mantenere, la sua efficienza immutata nel tempo. Deve essere inoltre rigida, in modo da non presentare nel corso della lavorazione né deformazioni né. vibrazioni. Le caratteristiche suddette, proprie di un'ottima macchina utensile tradizionale, non sono però sufficienti a garantire che essa funzioni egregiamente con un controllo numerico. Infatti la macchina in tal caso viene a far parte di un servosistema, di un apparato, cioè, che riceve in ingresso il comando della posizione da raggiungere, lo confronta con il segnale corrispondente alla posizione raggiunta, inviato dal trasduttore e, colla differenza, comanda i motori che posizionano gli organi mobili, dàlia macchina (slitte). Nel progetto meccànico, quindi, si debbono adottare quelle soluzioni che permettono al servosistema di essere quanto possibile pronto, preciso e stabile. Purtroppo tali requisiti sono fra loro contrastanti; la scelta delle soluzioni tecnico-costruttive scaturisce da una soluzione di compromesso. Le grandezze meccaniche che hanno influenza determinante e che devono quindi essere fatte oggetto di attenzione nel progetto sono: i giochi e le deformazioni elastiche della catena di trasmissione del moto, gli attriti e le inerzie degli organi in movimento. I giochi meccanici e le deformazioni elastiche hanno effetti qualitativamente paragonabili sul comportamento della macchina utensile.. Infatti entrambi danno origine ad una perdita di movimento, cioè a un ritardo nella trasmissione del moto dal motore alla slitta. All'elasticità, combinata con certi valori dell'attrito sulle guide, è inoltre dovuto l'impuntamento ed il-conseguente saltellamento delle slitte a basse velocità: comportamento nòto col termine inglese « stick-slip ». Ad esso è imputabile una perdita di precisione, Un. mezzo - per eliminare l'influenza dei giochi, impiegabile solo sulle macchine con controllo di posizionamento, consiste nell'accostare la posizione da raggiungere sempre secondo lo stesso verso. Nei controlli con^ tinui, non essendo possibile questo metodo, si deve ricorrere a sistemi di ripresa del gioco. Nella coppia vitemadrevite, ad esempio, si impiegano viti a ricircolazione di sfere precaricate. In esse, essendo il contatto tra i filetti ottenuto attraverso elementi rotolanti (sfere), il valore delle forze di attrito dovute al precarico resta limitato. Anche nelle viti a strisciamento si possono eliminare i giochi mediante precarico; però, per evitare l'aumento dell'attrito, si deve ricorrere al sostentamento idrostatico della madrevite sulla vite. La deformazione elastica della catena di trasmissione non può, invece, essere completamente eliminata. Il mez¬ zo più efficace per ridurla consiste nel rendere minima la lunghezza, delia catena stessa. Allo scopo è consigliabile l'impiego dt uu motore per N ogni movimento. Inóltre, per evitare, come desiderabile, l'uso del cambio, è bene che il motore consenta ampie escursioni di velocità. Di una influenza dell'attrito si è già detto accennando allò «stick-slip». Questo fenomeno si verifica solo in macchine che impiegano guide lisce; infatti esso trae origine oltreché dall'elasticità della catena di trasmissione, anche dall'andamento, decrescente per basse velocita, dell'attrito su tali guide. La teoria dei servosistemi, infatti, indica nell'attrito di primo, distacco 11 fenomeno che più determina l'errore con cui la macchina raggiunge la posizione comandata. Questo errore sarebbe compensabile se l'attrito fosse costante. In realtà ciò non avviene, in quanto esso varia con le condizioni di lubrificazione delle guide, con la temperatura, con il peso e con il tempo di sosta della slitta. Perciò risulta opportuno eliminare tutti gli elementi cinematici che presentano superflci con strisciamento relativo, sostituendo le guide lisce con quelle a rotolamento p con quelle a sostentamento idrostatico e le normali viti con quelle a ricircolazione di sfere. Il progettista meccanico di una macchina utensile a controllo numerico deve infine affrontare; oltre ai problemi già visti, anche quello della riduzione delle' inerzie. All'aumentare dell'inerzia, il grado di stabilità, la prontezza e la precisione del servosistema diminuiscono. E' necessario quindi adottare tutte le soluzioni costruttive che assicurano un alleggerimento delle strutture, senza però ridurre la rigidezza. A tale scopo risulta .vantaggioso ricorrere all'impiego delle strutture di tipo nervato molto leggere, ma nel contempo rigide. Paolo Appoggetti Istituto ver le Ricerche di Tecno" ToWTflee^cTarVlcòX^vese E' stato aperto in Gran Bretagna un Centro sull'auto* mazione delle macchine utensili. Nella foto: fresatrice-trapanatrice controllata da un impianto Airmec-Ael