Cinematica macchina
Per le macchine CNC, una definizione macchina include informazioni sulla sua cinematica, la quale descrive come si muove la macchina CNC fisica quando si esegue il codice NC. Le informazioni di cinematica sono importanti per garantire simulazioni precise e generare codice NC affidabile.
Struttura cinematica
Un struttura cinematica fornisce una vista gerarchica dei componenti della macchina e delle loro relazioni. Gli elementi specifici e il loro ordine nella struttura cinematica variano a seconda del tipo di macchina CNC.
Elementi che si trovano in una struttura cinematica:
- Asse lineare: rappresenta un asse di movimento che si sposta in una linea retta, ad esempio gli assi X, Y o Z.
- Asse rotativo: rappresenta un asse di movimento che ruota attorno ad un punto fisso, ad esempio gli assi A, B o C.
- Statico: rappresenta gli elementi fissi della macchina, ad esempio la base o il telaio.
- Testa: tiene l'utensile di taglio su una macchina di fresatura o di fresatura-tornitura.
- Torretta: tiene più utensili di taglio su un tornio o su una macchina di tornitura-fresatura, consentendo cambi utensile rapidi.
- Tavola: tiene il pezzo su una macchina di fresatura o di fresatura-tornitura.
- Mandrino principale: tiene e ruota il pezzo durante le operazioni di tornitura su un tornio o su una macchina di tornitura-fresatura.
- Contromandrino: funge da mandrino secondario su un tornio o su una macchina di tornitura-fresatura, consentendo la lavorazione simultanea su entrambe le estremità del pezzo.
Tipi di macchine CNC diversi
Le macchine di fresatura sono dotate in genere di una testa e una tavola. La testa è dotata di un mandrino che sorregge e ruota un utensile di taglio usato per le operazioni di fresatura, mentre la tavola sorregge il pezzo.
I torni sono dotati in genere di una torretta per sorreggere utensili fissi usati per operazioni di tornitura e un mandrino principale ed eventualmente di un contromandrino per sorreggere e ruotare il pezzo.
Le macchine di tornitura-fresatura sono torni che dispongono della capacità di eseguire operazioni di fresatura. In genere, sono dotati di una torretta per sorreggere gli utensili fissi usati per operazioni di tornitura, di un mandrino principale ed eventualmente di un contromandrino per sorreggere e ruotare il pezzo. Nelle macchine di tornitura-fresatura, la torretta può essere dotata di utensili motorizzati, che consentono di sorreggere un utensile di taglio rotante usato per operazioni di fresatura.
Le macchine di fresatura-tornitura sono macchine di fresatura che dispongono della capacità di eseguire operazioni di tornitura. Analogamente alle macchine di fresatura, le macchine di fresatura-tornitura sono dotate in genere di una testa e una tavola. Tuttavia, la testa può sorreggere un utensile fisso usato per operazioni di tornitura e la tavola può ruotare per sorreggere e ruotare il pezzo.
Esempi di gerarchie della struttura cinematica
Per illustrare il concetto di cinematica della macchina, di seguito sono riportati alcuni esempi di gerarchie della struttura cinematica per diversi tipi di macchine CNC:
Macchina di fresatura a 3 assi
In questo esempio:
- Gli assi X, Y e Z controllano la posizione della testa di lavorazione che tiene l'utensile di taglio.
- Il materiale grezzo è fisso sulla tavola.
Macchina di fresatura testa-testa a 5 assi
In questo esempio:
- Gli assi Z, C e B controllano la posizione e la rotazione della testa di lavorazione che tiene l'utensile di taglio.
- Gli assi Y e X controllano la posizione del materiale grezzo sulla tavola.
Poiché tutte le rotazioni vengono completate dalla testa di lavorazione, la configurazione della macchina è nota come testa-testa.
Macchina di fresatura tavola-tavola a 5 assi
In questo esempio:
- Gli assi X, Y e Z controllano la posizione della testa di lavorazione che tiene l'utensile di taglio.
- Gli assi B e C controllano la rotazione del materiale grezzo sulla tavola.
Poiché tutte le rotazioni vengono completate dalla tavola, la configurazione della macchina è nota come tavola-tavola.
Macchina di tornitura-fresatura multiasse (tornio a doppio mandrino con utensili motorizzati)
In questo esempio:
- Gli assi X e Z controllano la posizione dell'utensile lungo il materiale grezzo, mentre la torretta mantiene gli utensili per la lavorazione.
- L'asse C controlla la rotazione del grezzo mantenuto dal mandrino principale.
- Gli assi Z2 e C controllano la rotazione del contromandrino, consentendo operazioni sull'estremità opposta del materiale grezzo.
Controllo Collisioni
È possibile scegliere le coppie di elementi di una macchina incluse o escluse dai controlli della collisione quando si esegue la simulazione con un modello macchina. Il controllo delle collisioni su molti elementi può rallentare il processo di verifica durante la simulazione. Se si escludono coppie di elementi dai controlli, le collisioni con tali coppie non vengono segnalate.