Controllo numerico

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Il controllo numerico è una caratteristica delle macchine utensili; si dicono "macchine a controllo numerico" o macchine "CN" quelle macchine utensili il cui movimento durante la lavorazione è diretto da un computer integrato nella macchina che ne comanda gli spostamenti e le funzioni secondo un ben definito programma di lavoro.

Le macchine CN non sono robot: i robot sono in grado di adattarsi a variazioni dell'ambiente in cui stanno operando (oggetti non nella posizione prevista, intromissioni di altre macchine o di operai umani) e portare a termine ugualmente il compito a cui sono preposti; una macchina CN invece si limita ad eseguire il programma impostato a prescindere da cosa accade intorno a lei ed è responsabilità dell'operatore preparare i pezzi da lavorare ed intervenire in caso di imprevisti. In altre parole, le macchine CN devono sempre operare sotto la supervisione di un operatore umano, mentre i robot possono, al limite, operare senza alcuna supervisione.

[modifica] Gli assi

Il controllo numerico di una macchina si basa sulla misura della posizione delle sue parti mobili tramite encoder e sull'azionamento controllato di attuatori (motori, pistoni idraulici o altro) che governano il movimento della macchina in modo da posizionare l'utensile di lavorazione in un punto arbitrario scelto con precisione. Un dato movimento della macchina misurato da un encoder e controllato dal computer attraverso un motore, in modo tale che sia possibile posizionare la macchina con precisione in un punto arbitrario della corsa disponibile si dice asse controllato, o più semplicemente asse della macchina.

Per esempio: una generica fresa CN, che può muovere il suo utensile in tre direzioni (x, y, z) ha tre "assi" controllati, cioè tre direzioni di moto controllate dal computer attraverso i motori e di cui si può programmare il computer affinché fermi l'utensile in un punto a piacere lungo queste tre direzioni (entro i limiti della corsa massima meccanica); la rotazione del mandrino in genere invece non è un "asse", perché il computer di controllo non può comandarne il posizionamento esatto in un punto qualsiasi, ma si limita a impostare e mantenere una data velocità di rotazione; tantomeno sono "assi" eventuali movimenti accessori di tipo on/off (portelli per sfridi, pompe per acqua o aria, elettrovalvole ecc. ecc.)

[modifica] Anatomia di una macchina CN

Una normale macchina CN è costituita in modo molto simile alla sua corrispondente manuale, ma monta alcuni componenti in più:

• degli encoder, che informano il computer di bordo sul movimento e sulla posizione dell'asse su cui sono montati. Esistono sia encoder lineari (righe ottiche) che rotativi; alcuni encoder sono assoluti, cioè riferiscono una misura esatta di posizione, mentre altri sono relativi, cioè dicono soltanto di quanti passi si sta spostando l'asse in moto e in che direzione sta andando.
• dei motori elettrici speciali per controllare il movimento degli assi;
• degli azionamenti, speciali unità che alimentano e controllano il movimento dei motori suddetti. A seconda del tipo di motori (trifase o in corrente continua, con resolver o encoder) e a seconda del tipo di retroazione, l'azionamento sarà più o meno complesso.
• il computer, detto "controllo", che acquisisce i dati dagli encoder e le istruzioni dall'operatore e dal programma, stabilisce la posizione dell'utensile e ne governa gli spostamenti durante l'esecuzione del programma di lavoro. Molto spesso nelle macchine moderne il controllo è diviso in due parti: una a bordo macchina nell'armadio elettrico e una nella consolle dell'operatore, separata ed esterna alla macchina, che si occupa di mostrare a video indicazioni e menu, di ricevere tramite tastiera ordini e programmi CN e di gestire il dialogo con un eventuale computer esterno. Se è possibile governare la macchina da un computer esterno tramite una linea di comunicazione (seriale, ethernet ecc.) allora si parla di macchine CNC.