Il controllo numerico CNC, uno strumento indispensabile per le macchine utensili. Dal nastro magnetico a vere e proprie unità di controllo intelligenti in grado di soddisfare le attuali richieste del mercato in termini di flessibilità, efficienza e produzione.
di Patrizia Ricci
Dalla sua nascita, intorno agli anni ’60, il controllo numerico ha determinato una svolta nella storia dell’officina meccanica. In quegli anni infatti, l’introduzione di nuove tecnologie ha avviato una radicale trasformazione dell’officina, permesso di tagliare drasticamente i tempi, consentito alla macchina utensile di giungere al traguardo della completa automatizzazione perdendo ogni residuo dispositivo manuale e diventando nuovamente, ad un livello ben più alto, una macchina universale multiscopo. Forse, tra le tante, la più determinante, quella cioè che ha maggiormente operato questa radicale trasformazione, si chiama controllo numerico (CN). Con il controllo, il binomio uomo-macchina si trasforma nel binomio nastro magnetico-macchina. Questa innovazione rivoluzionaria è dovuta infatti al nastro magnetico che, prima di quegli anni, permetteva di registrare solo parole o musica e che divenne capace, mediante il linguaggio numerico, di trasmettere le istruzioni necessarie e sufficienti per il processo operativo. Fin dalla nascita quindi il controllo numerico ha operato una delle più importanti trasformazioni tecnologiche, produttive, operative, organizzative, nel settore delle lavorazioni meccaniche. Da allora ha subito costanti evoluzioni e trasformazioni con il progredire e lo sviluppo dei linguaggi di programmazione e del calcolo numerico computerizzato, che l’hanno portato ad essere uno strumento indispensabile ed insostituibile su una qualsiasi macchina utensile. Per una moderna macchina utensile il controllo numerico rappresenta, al giorno d’oggi, qualcosa di imprescindibile, dato che è difficile trovare impianti che possano fare a meno delle sue funzioni. Data la longevità di alcune macchine utensili, è possibile che ancora oggi, in alcune officine, siano installate macchine utensili senza il controllo numerico, ma indubbiamente, se oggi un’azienda voglia inserire una macchina utensile nel proprio stabilimento, questa sarà certamente a controllo numerico. Questo ruolo fondamentale che il controllo ha assunto negli anni, ne ha fatto fiorire in tutto il mondo il mercato, ovunque sia una lavorazione meccanica. Per fare il punto sull’evoluzione di questa tecnologia, il dossier coinvolge alcuni fra i principali produttori di controlli numerici presenti in Italia per avere un riscontro sulle principali soluzioni che permettono di fare fronte alle esigenze di flessibilità e maggiore efficienza del mercato, focalizzando l’attenzione su sistemi di produzione connessi e sistemi di controllo intelligenti.
Una macchina nella macchina
L’evoluzione del controllo numerico, lo ha portato sempre di più ad essere una vera e propria macchina nella macchina, acquisendo un ruolo di primo piano nelle prestazioni di una macchina utensile. Simboleggia una piattaforma sulla quale si sviluppano molte delle funzioni che oggi le macchine utensili sono in grado di fornire: in primo luogo, ovviamente, si occupa della movimentazione e del controllo della cinematica di tutti gli assi. Inoltre l’avanzato livello dei controlli consente di eseguire lavorazioni innovative che richiedono il movimento simultaneo e l’interpolazione di più assi. Gestisce poi la sensoristica: da quella tradizionale, ad esempio i livelli dei fluidi e della temperatura, a quella più recente dei sensori di vibrazioni, determinanti per ripristinare le condizioni di processo ottimali ed evitare le cosiddette “vibrazioni cattive” che vengono attenuate variando i parametri di lavoro, tipicamente la velocità di avanzamento, per evitare il pericoloso fenomeno della risonanza. Insieme a righe ottiche o alla calibrazione, tramite appositi dispositivi come tastatori posizionati all’interno del magazzino utensili, possono inoltre migliorare accuratezza e ripetibilità. Per i costruttori è molto importante che le proprie macchine siano in grado di raggiungere precisioni micrometriche: un compito difficile da ottenere solo grazie alla meccanica per quanto vengano utilizzate righe ottiche, encoder, viti e guide di alta precisione. È anche grazie all’intervento del controllo numerico, capace di processare un gran numero di variabili, come ad esempio, temperatura, velocità, profondità, portata, vibrazioni, pressione, ecc., che si riescono ad ottenere simili performance.
Sistemi sempre più intelligenti
La crisi in atto nel settore dell’automotive da diversi anni, aggravata dalla particolare situazione pandemica determinatasi nel corso di quest’anno, ha portato a ripensare la produzione da “quasi artigianale” ad “industriale”, con particolare attenzione agli aspetti più richiesti dal mercato, ovvero, la flessibilità, il controllo dei costi di produzione e la possibilità di incrementare l’efficienza, riducendo i tempi di fermo impianto. Per fare fronte a queste esigenze, da tempo, le aziende del settore hanno focalizzato l’attenzione su sistemi di produzione connessi e sistemi di controllo intelligenti, puntando ad una connettività aumentata capace di apportare miglioramenti nell’ottimizzazione della produzione, al monitoraggio, ai servizi da remoto e alla manutenzione predittiva. È proprio in quest’ottica che i controlli numerici, in grado di ottimizzare le prestazioni delle singole macchine e il rendimento dell’intero stabilimento, capaci di garantire un controllo rapido e preciso delle macchine utensili e grazie alle loro potenti funzionalità che monitorano e riducono i tempi e i costi di produzione, consentono il processo di trasformazione digitale a livello di produzione. Grazie alla loro innata connettività permettono anche di interfacciarsi facilmente col mondo esterno, realizzando la digitalizzazione della macchina utensile richiesta dal concetto di Industry 4.0. La sempre crescente attenzione nei confronti di soluzioni software innovative, ha portato ad applicazioni di Digital Twin per la progettazione e messa in servizio virtuale della macchina. I vantaggi dell’investimento nell’adozione di queste tecnologie sono ripagati in breve tempo da maggiore produttività, riduzione del time to market ed eliminazione dei rischi di progetto. Notevole attenzione è rivolta anche verso le soluzioni cloud based per l’analisi dei dati con particolare interesse per le acquisizioni di dati ad alta frequenza e preelaborazione dei dati in macchine, il cosiddetto edge computing. La parola chiave dell’innovazione è quindi integrazione tra sistemi fisici (macchine, automazione, robot) e sistemi digitali (analisi dati, simulazione) sia per i costruttori di macchine sia per i clienti finali. I clienti finali stanno sperimentando e riscontrando il maggiore valore dell’integrazione rispetto alla semplice connessione.
Sempre più personalizzazione
Posto che la produzione italiana di macchine utensili sia prevalentemente orientata verso prodotti tecnologicamente evoluti e fortemente personalizzati, la richiesta di OEM e utilizzatori finali è finalizzata a tecnologie che siano in grado di migliorare l’accuratezza e la qualità della lavorazione e soddisfare una necessità di flessibilità legata alla possibilità di lavorare pezzi di qualità in piccoli lotti. I moderni controlli numerici rispondono a queste esigenze con pacchetti software specifici in grado di esaltare le prestazioni della macchina utensile abbattendo i tempi di produzione e migliorando nel contempo la qualità e l’accuratezza superficiale delle lavorazioni, gestire in modo digitale le commesse o mostrare in tempo reale su pc, tablet o smartphone l’andamento della produzione e segnalare attraverso SMS oppure e-mail lo stato della produzione ed eventuali messaggi diagnostici per il monitoraggio delle macchine e delle lavorazioni. Viene anche offerta la possibilità di personalizzare l’interfaccia uomo-macchina nell’ambiente di programmazione del PLC affinchè risulti sempre più semplice nell’utilizzo e renda l’operatore della macchina sempre più autonomo nel programmare pezzi a bordo macchina. In tema di flessibilità, spesso le piattaforme CNC, grazie al loro essere multi tecnologiche e multicanale, sono in grado di gestire qualsiasi tipo di macchina utensile, poiché integrano già il software per tecnologie di taglio come il laser, il plasma e il waterjet, punzonatrici e piegatrici oltre che transfer multistazione, rettifica e centri di lavoro e automazioni interconnesse. Infine, grande attenzione viene riposta alle richieste degli utilizzatori finali, realizzando soluzioni sulla base delle reali necessità dell’officina, con sistemi che migliorano, ad esempio, la qualità delle superfici fresate e i tempi di lavorazione, prevengano le collisioni durante tutte le fasi di utilizzo della macchina, sia da programma che movimentando gli assi da pulsantiera o da volantino, e offrano loro gli strumenti per gestire l’officina in modo efficiente e per usufruire di tutti gli incentivi previsti dalle normative Industria 4.0.
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