Il controllo numerico computerizzato CNC è un sistema che permette di automatizzare le macchine utensili. Questo metodo consente di far funzionare i macchinari tramite comandi programmati su un computer ed è sempre più diffuso nelle officine meccaniche grazie alla sua precisione e velocità, che permettono di ridurre costi e tempi di produzione.
Il controllo numerico CNC nella meccanica
Il controllo numerico CNC risale agli anni '40 e '50 e deriva dalle macchine che lavoravano con un controllo numerico manuale, seguendo comandi codificati su schede perforate. Con gli anni, con l'introduzione delle tecnologie analogica e digitale, il CNC ha iniziato a evolversi fino a diventare uno dei metodi più utilizzati oggi.
Grazie all'evoluzione dei processori è nato il controllo numerico computerizzato, ovvero il controllo numerico CNC. Oggi il CNC rappresenta una vera rivoluzione per l'industria, perché, oltre ai numerosi vantaggi che offre, ha anche reso più economici i microprocessori.
Il controllo numerico computerizzato CNC si basa sull'uso di un computer per controllare e monitorare i movimenti di una macchina utensile, fissa o portatile.
Macchine CNC
Sono sempre di più le macchine utensili che integrano questa tecnologia; si trovano ad esempio torni, fresatrici, rettificatrici, macchine per il taglio laser e a getto d'acqua, nonché presse. La versatilità del controllo numerico CNC consente di installarlo su molte macchine che facilitano il lavoro delle officine, riducono i costi di produzione, aumentano la velocità e richiedono un intervento umano minimo.
Le macchine dotate di questa tecnologia hanno un computer integrato che fa parte dell'impianto; la maggior parte dispone di un sofisticato sistema di retroazione in grado di automatizzare il lavoro e regolare velocità, pressione, posizione del pezzo, ecc., senza bisogno di un operatore sempre presente.
Inoltre, il CNC funziona con un sofisticato sistema di motori e componenti di azionamento che consentono lo spostamento degli assi della macchina lungo il pezzo da lavorare. Le macchine che funzionano con il controllo numerico CNC seguono una serie di comandi e istruzioni inseriti nel computer tramite il linguaggio alfanumerico CNC. Grazie a queste indicazioni, e a seconda della macchina, l'impianto può alternare diversi utensili da taglio per eseguire la lavorazione sul pezzo.
Come funzionano le macchine a controllo numerico CNC?
Il principio di funzionamento di queste macchine è molto semplice: richiedono un sistema di coordinate (comandi) che determina il movimento che l'utensile da taglio deve seguire, nonché l'angolo di inclinazione del pezzo (alcune macchine possono riposizionare il pezzo da sole). I movimenti avvengono lungo gli assi di coordinate della macchina.
Come fa l'utensile a sapere dove spostarsi? Grazie alla programmazione preventiva che l'operatore deve eseguire in linguaggio alfanumerico. La macchina riceve le indicazioni dal computer attraverso i codici G e M; poi il programma, ovvero il software del computer, converte questi codici in segnali elettrici che attivano i motori e, di conseguenza, gli utensili da taglio.
Componenti di una macchina CNC
Una macchina utensile che funziona a controllo numerico CNC ha sei parti o elementi fondamentali:
- Macchina utensile (la macchina vera e propria, adattata alla tecnologia: tornio, fresatrice, ecc.).
- Dispositivo di ingresso.
- Unità di controllo.
- Sistemi di azionamento.
- Computer.
- Dispositivo di retroazione, disponibile solo in alcuni tipi di macchine utensili.
Linguaggio del controllo numerico CNC
Per azionare la macchina utensile CNC è necessario programmarla con un linguaggio specifico. La programmazione può essere manuale o automatica. Nella programmazione manuale, l'operatore elabora ragionamenti e calcoli da eseguire sul pezzo e li inserisce nel computer.
La programmazione automatica, invece, si distingue perché i calcoli vengono eseguiti dal computer a partire da una serie di dati e parametri forniti dall'operatore; il risultato è uno scambio di dati APT.
Il linguaggio CNC si caratterizza perché è formato da insiemi di istruzioni che comprendono una stessa fase di lavorazione, chiamati blocchi o sequenze. Questi blocchi devono contenere tutte le funzioni geometriche, tecnologiche e di macchina necessarie per la lavorazione. I caratteri impiegati dal controllo numerico CNC sono regolati dalle norme DIN 66024 e 66025, dove troviamo alcuni di questi codici:
- N, indirizzo corrispondente al numero di blocco o sequenza; si possono programmare fino a 1000 (da N000 a N999).
- X, Y, Z: indirizzi degli assi della macchina.
- G, indirizzo seguito dalle funzioni preparatorie della lavorazione. Descrive le funzioni di movimento della macchina.
- M, indirizzo delle funzioni ausiliarie o complementari (rotazioni, arresto, ecc.)
- F, velocità di avanzamento.
- S, velocità di rotazione del mandrino principale.