122 DICEMBRE 2007 • AUTOMAZIONE OGGI 308

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Il controllo numerico appli-cato alle macchine utensili,del tipo ad asportazione ditruciolo, a elettroerosione,a ultrasuoni, a laser, a pla-

sma e a getto d’acqua, ha sem-plificato i flussi di lavoro per larapidità nel passaggio dalla lavo-razione di un pezzo a un altro: èsufficiente una riprogrammazio-ne. Nelle macchine utensili tra-dizionali era compito dell’opera-tore tradurre manualmente incomandi meccanici le operazionida eseguire, con la possibilità dicommettere errori. Oltre a elimi-nare gli errori umani e a dimi-nuire i fermi macchina, l’utilizzodel CNC diminuisce i tempi pas-sivi delle macchine utensili, valea dire i tempi per il cambio uten-sile e il carico/scarico del pezzo.

Principio di funzionamentoL’operatore delle macchine utensili CNC è un programma-tore: immette il programma mediante interfaccia dedicata eil CNC interpreta i comandi per l’azionamento degli assi dirotazione, ad esempio verso e velocità del mandrino.Questo ciclo bidirezionale di scambio di informazioni da everso il CNC può essere avviato, ad esempio, con un

comando di spostamento inviato all’asse ‘X’. Il servomoto-re aziona la vite e sposta il carro o la tavola, vale a dire laparte mobile della macchina utensile, nel verso program-mato. Il lettore di posizione invia successivamente la lettu-ra dello spostamento al CNC, il quale la confronta conquella programmata. Le stesse letture vengono eseguiteanche per velocità di traslazione e di rotazione. Sulla base

Oltre a eliminare gli errori umani e a diminuirei fermi macchina, il controllo numerico diminuisce i tempi passivi delle macchineutensili

CRISTINA PAVERI (*)

I linguaggi del controllo numerico

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Lavorazioni CNC

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di questi rilevamenti, il sistema automatico di controlloadattativo integrato nel CNC adegua in tempo reale i para-metri dei comandi di movimento e velocità, per annullarela differenza fra valore misurato e valore programmato.

Flusso di programmazioneLa programmazione automatica su calcolatore descrive nellinguaggio specifico la lavorazione di un pezzo medianteistruzioni che formano un ‘part-program’ o programmaesecuzione pezzo. Esso comprende le istruzioni geometri-che che descrivono la forma del pezzo, la sequenza dimovimento per organizzare le lavorazioni da eseguire e leistruzioni relative alla preparazione degli utensili da impie-gare. Le istruzioni immesse nel calcolatore sono elaboratein due fasi da processore e ‘post-processore’. Il processorelegge il part-program, diagnostica eventuali errori, risolve iproblemi geometrici e coordina i calcoli relativi al percor-so dell’utensile. L’insieme di tutti i dati raccolti sulle infor-mazioni geometriche e tecnologiche relativi al percorsodegli utensili forma il ‘file CL’; quest’ultimo descrive unpercorso utensile formato da una sequenza di piccoli trattirettilinei.Il post-processore rende compatibile il programma genera-to e lo traduce nel linguaggio della macchina.Le istruzioni devono definire:● i punti di riferimento, lo ‘zero macchina’ e lo ‘zeropezzo’ o le origini;● il posizionamento, ossia il movimento dell’utensile dallaposizione di origine a quella di destinazione;● il sistema di coordinate cartesiane, polari assolute o rela-tive;● il tipo di lavorazione: punto a punto, parassiale secondola direzione degli assi, di contornatura, interpolazionelineare o circolare;● la velocità di spostamento delle slitte;● la compensazione delle dimensioni (lunghezza e raggio)dell’utensile;● i cicli fissi, vale a dire delle sequenze di lavorazioni per-manenti nella memoria;● i cicli di fresatura, tornitura ecc. È possibile inoltre crea-re una libreria di macro o sottoprogrammi memorizzatinella memoria macchina e richiamabili all’interno di unprogramma per operazioni specifiche, quali l’esecuzione dilinee o reticoli di fori.

La programmazione in codice ISO 6983Nel codice ISO abitualmente utilizzato per la programma-zione delle macchine a controllo numerico, il part-programè un insieme di blocchi od oggetti, con istruzioni numerateed eseguite in successione. Ogni blocco rappresenta a suavolta un’operazione macchina ed è composto da istruzionispeciali che definiscono le funzioni. Ogni funzione nellaprogrammazione EIA/ISO è formata da una lettera o da unindirizzo, seguito dal valore numerico della funzione. Lefunzioni possono essere preparatorie ‘G’ e miscellanee‘M’. Nel box è riportato l’elenco delle funzioni G.

Le funzioni vengono eseguite rispettando un ordine nellasequenza N, G, M iniziale, movimento assi, cicli fissi, Mfinale.Un esempio di blocco di programmazione è il seguente:

N 10 G 28 X 2300 Y 5600 Z 1780 F 350 S 200 T 19 M 06

Dove:N 10 = numero bloccoG 28 = funzione preparatoria;X 2300, Y 5600, Z 1780 = coordinateF 350 = velocità di avanzamentoS 200 = velocità del mandrinoT 19 = numero dell’utensileM 06 = funzione ausiliaria

Altri linguaggiIl linguaggio più diffuso si chiama APT o AutomaticallyProgrammad Tools (Programmazione automatica degliutensili); esso consente di definire le traiettorie rette ecurve, nel piano e nello spazio del percorso utensile, oltreal controllo dell’azionamento e di ogni componente dellamacchina. Il gruppo APT comprende i linguaggi: ‘Adapt’,che contiene tutte le funzioni per le lavorazioni di contor-natura, e ‘Exapt’, per le lavorazioni punto-punto e le fresa-ture parallele agli assi e sui torni. Esistono poi linguaggiproprietari di ogni costruttore di macchine utensili a con-

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Esempio di funzioni preparatorie in codice ISOG00 Posizionamento rapido assi ‘X’ e’Z’G01 Interpolazione lineareG02 Interpolazione circolare orariaG03 Interpolazione circolare antiorariaG04 AttesaG09 Decelerazione a fine passoG28 Funzionamento in continuoG29 Funzionamento punto a puntoG33 Filettatura passo costanteG53 Disabilitazione correzioniG54 Abilitazione correzioni ‘X’G56 Abilitazione correzioni ‘Z’G58 Abilitazione correzioniG70 Programmazione in millimetriG71 Programmazione in polliciG90 Programmazione in assolutoG91 Programmazione incrementaleG92 Spostamento origineG94 Programmazione in mm/minG95 Programmazione in mm/giroG96 Programmazione in m/minG97 Programmazione in giri/min

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trollo numerico. Per la progettazione dei CNC si utilizza illinguaggio C, un linguaggio di programmazione ad altolivello nato per Unix, che offre possibilità di accesso alivello hardware e che consente di realizzare costrutti com-plessi prima impossibili per Pascal o Ada, nonché di riuti-lizzare parti di programma in applicazioni diverse.

Programmazione graficaLa programmazione grafica ha semplificato notevolmentel’attività dell’operatore CNC. Premendo, ad esempio, i tastifreccia direzionali o i pulsanti con l’indicazione di curvatu-re orarie e antiorarie sulla console di un tornio CNC e inse-rendo i valori che rappresentano le quote, viene visualizza-to sul monitor il tratto programmato. In base ai dati dimen-sionali forniti, il processore calcola i vari percorsi, raccor-dando tutti i tratti del percorso geometrico. Il programmarelativo alle fasi di lavorazione viene generato in automati-co e in funzione della fase di lavorazione in corso si scel-gono gli utensili necessari dalla banca dati e il tipo di mani-polazione del pezzo. Si esegue dunque una simulazione grafico-dinamica, chepermette la ricerca di eventuali errori prima dell’effettivalavorazione in macchina. L’impiego di nuovi processoricon una maggiore velocità di elaborazione dati ha consen-tito l’utilizzo di algoritmi complessi di tipo Nurbs, con iquali è possibile realizzare lavorazioni su sagome con cur-vature complesse e aumentare la velocità di lavorazione.L’interpolatore di tipo Nurbs calcola le traiettorie del per-corso utensile senza ridurre le curve da lavorare a un insie-me di segmenti e archi di cerchio. La curva viene rappre-sentata da una serie di curve polinomiali o ‘spline’, checonsentono di aumentare la velocità di esecuzione e didiminuire il numero di blocchi del programma.La programmazione in codice polinomiale Nurbs è compa-tibile con i sistemi di CAD/CAM. Associando il CNC alPC, il controllo numerico mantiene la gestione di tutto ilprocesso di asservimento degli assi e del PLC, mentre il PCgestisce le applicazioni utente quali interfaccia, programmiapplicativi, linguaggi evoluti di tipo CAD/CAM e di assi-stenza o supervisione della macchina. La gestione dellamacchina è affidata a un software più semplice, ad esempioin ambiente Windows, con un’interfaccia grafica intuitiva,programmabile senza conoscere necessariamente linguag-gi specifici.

L’opzione di autoapprendimentoPer semplificare la programmazione alcuni software dimacchine utensili a controllo numerico con visualizzatoredi quote consentono di associare a determinati tastil’esecuzione di lavorazioni specifiche. La macchina ‘impa-ra’ l’esecuzione del programma e le lavorazioni, elaboran-do i dati selezionati dall’operatore mediante tasti rapidi.Terminata l’operazione, il programma viene memorizzatoe richiamato o modificato. ■

(*) Fonte: “Manuale delle macchine utensili a CNC”, F. Grimaldi,

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