33981 - SISTEMI INTEGRATI DI LAVORAZIONE M

Conoscenze e abilità da conseguire

L'allievo apprende come affrontare le problematiche della scelta dei processi tecnologici alternativi in fase di ingegnerizzazione del prodotto e dello sviluppo dei cicli di lavorazione sia in modo tradizionale sia con tecniche CAPP, integrate nell’ambiente CAD-CAM per l'utilizzo di macchine utensili CNC e di Sistemi Flessibili di Lavorazione.

Contenuti

Prolusione: descrizione dei contenuti del corso, esercitazioni, esercitazioni in laboratorio informatico, progetti interdisciplinari, gruppi di lavoro, seminari. Testi bibliografici adottati. Modalità di esame.

TEORIA

INTRODUZIONE AI SISTEMI DI PRODUZIONE. Componenti di un sistema di produzione: macchine di produzione, sistema di movimentazione, sistema di gestione e controllo. Classificazione preliminare dei sistemi di produzione in base alle operazioni, il numero delle stazioni di lavoro, il layout, il livello di automazione, la varietà dei prodotti.

IL SISTEMA MACCHINA UTENSILE (MU). Richiami sulle principali architetture di macchina utensile: il tornio, la fresatrice, le lavorazioni al tornio e alla fresatrice; introduzione ai parametri del processo di taglio. Architettura delle MU: regole per individuare gli assi di moto, materiali, strutture principali (bancali, colonne, guide, viti senza fine), azionamenti (attuatori e trasduttori). I sensori e i trasduttori. Caratteristiche generali di un trasduttore. I trasduttori di posizione analogici: resolvere inductosyn lineari e rotativi. I trasduttori di posizione digitali: encoder lineari (righe ottiche) e rotativi. I trasduttori di posizione nell'architettura della MU (struttura chiusa e struttura aperta). Misura diretta e indiretta. Le unità di Governo. Evoluzione della MU grazie al Computer Numerical Control (CNC). Le funzionalità del CNC e il Programmable Logic Controller (PLC). CNC a struttura chiusa e CNC a struttura aperta.

PROGRAMMAZIONE DELLE LAVORAZIONI ALLE MU CNC. Programmazione automatica diretta delle MU CNC. Cenni del sistema Automatically Programmed Tool (APT). La struttura Processor-Post-processor. Il linguaggio EIA/ISO, struttura di un programma di lavorazione, funzioni “G” preparatorie, funzioni “M” ausiliarie o miscellanee. Funzioni modali e non modali. Macro istruzioni. Esempio di programmazione diretta. Programmazione automatica delle MU CNC medianteComputer Aided Manufacturing(CAM). CAM e CAD-CAM integrati e parametrici: la struttura, la generazione dei percorsi di lavorazioni nella fase processe il Cutter Location Data File(CL Data File). La generazione di programmi in linguaggio macchina nella fase post-process: il g-code.

LA MATEMATICA PER I SISTEMI CAD-CAM. La modellazione geometrica: le matrici di trasformazione delle coordinate per la traslazione, la rotazione e la rototraslazione. Rappresentazione analitica (non parametrica) e parametrica di curve nello spazio; rappresentazioni di Ferguson e di Bezier; cenni su B-splines e NURBs (Non Uniform Rational B-splines). Rappresentazione delle superficie analitiche e “free form”. Cenni sulla rappresentazione dei solidi. Metodi per la memorizzazione dei solidi e topologia dei modelli solidi.

I SISTEMI DI PRODUZIONE.Cella di lavorazione a stazione singola: stazioni manuali e stazioni automatizzate; applicazioni. Analisi della cella di lavorazione a stazione singola: numero di stazioni necessarie a soddisfare un certo carico di lavoro.

SISTEMI DI PRODUZIONE RIGIDI.La linea di assemblaggio manuale a singolo prodotto: efficienza, efficienza di riposizionamento, efficienza di bilanciamento. Algoritmi di bilanciamento: Largest Candidate, metodo di Kilbridge e Wester, Ranked Positional Weigth. La linea di assemblaggio manuale a mix di prodotto: numero di lavoratori in linea, il bilanciamento, la disciplina di lancio dei prodotti: lancio per intervalli di tempo fissi, lancio per intervalli di tempo variabili, considerazioni sulla sequenza di lancio. La linea a trasferta.Architettura e applicazioni. Analisi della linea a trasferta: indici di prestazione (rateo di produzione ed efficienza), determinazione del costo del prodotto, magazzino intermedio. Linee a trasferta manuali, automatizzate e miste.

SISTEMI DI PRODUZIONE FLESSIBILI. L'automazione flessibile: architettura e prestazioni di Flexible Manufacturing Module (FMM) o Centro di lavoro, Flexible Manufacturing Cell (FMC) o Cella di lavoro, Flexible Manufacturing System (FMS) o Sistema flessibile di lavorazione. Computer Integrated Manufacturing (CIM) o la fabbrica integrata.

ESERCITAZIONI, ESERCITAZIONI IN LABORATORIO, PROGETTI INTERDISCIPLINARI, SEMINARI E VISITE IN AZIENDA

ESERCITAZIONI

Durante il corso saranno assegnati esercizi inerenti gli argomenti trattati, tipicamente un esercizio di programmazione diretta, un esercizio di indicizzazione di sistemi di produzione e una esercitazione CAM su geometra proposta dai partner industriali.

ESERCITAZIONI IN LABORATORIO INFORMATICO (Lab6)

Richiami di disegno di geometrie solide e messa in tavola. Struttura di un software CAM e programmazione avanzata dei percorsi di lavorazione delle MU CNC. Realizzazione di percorsi di lavorazione di particolari meccanici nel caso di MU CNC con tre assi controllati. Ricerca dei parametri di processo ottimali per la realizzazione della lavorazione CAM di un particolare meccanico.

Agli allievi ingegneri che seguiranno il corso sarà assegnata una licenza student per l'impiego del software CAM Cimatron da impiegare nelle esercitazioni, offerta da Microystem. Le esercitazioni libere in Lab6 sono possibili previa comunicazione ai tecnici di laboratorio secondo le modalità del servizio erogato.

SEMINARI

A cura di MICROSYSTEM: “Il sistema CAD-CAM integrato Cimatron E”.

A cura di HPE COXA: "Lavorazioni avanzate di particolari meccanici con MU CNC".

A cura di HEIDENHAIN: "Struttura e caratteristiche tecniche di un moderno CNC."

Testi/Bibliografia

- AUTOMATION, PRODUCTION SYSTEM AND COMPUTER-INTEGRATED MANUFACTURING, M. P. Groover, 3rd Edition, Pearson Int. Edition.

- COMPUTER-AIDED MANUFACTURING, T. C. Chang, R. A. Wysk, H. P. Wang, 3rd Edition, Prentice-Hall.

- DISPENSE A CURA DEL DOCENTE

Approfondimenti

- PRINCIPLES, PRACTICE AND MANUFACTURING MANAGEMENT, C. McMahon e J. Browne, 2ndEdition, Pearson Int. Edition.

- MANUALE DELLE MACCHINE UTENSILI A CONTROLLO NUMERICO, F. Grimaldi, Hoepli, 2007.

- TNC 640 (Contouring Control for Machining Centers and Milling/Turning Machines), 2014, Heidenhain.

- GENERAL CATALOG (Linear Encoders, Length Gauges, Angle Encoders, Rotary Encoders, Contouring Controls Touch Probes, Evaluation Electronics Digital Readouts), 2014, Heidenhain.

- Manuale di Programmazione per la fresatura SINUMERIK, 2009, Siemens.

- Manuale di Programmazione per la tornitura SINUMERIK, 2009, Siemens.

Richiami sulle macchine utensili

- Zompì e Levi, Tecnologia meccanica, Edizioni Città Studi.

- Giusti e Santochi, Tecnologia Meccancia e studi di fabbricazione,  Casa Editrice Ambrosiana.

Metodi didattici

Lezioni frontali con l'ausilio di lavagna, lavagna luminosa, proiettore.

Esercitazioni in laboratorio di informatico mediante un sistema CAD-CAM professionale.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Esame scritto e orale. L'esame orale si sostiene al superamento dell'esame scritto.

L'esame scritto consiste in domande aperte e chiuse sugli argomenti trattati a lezione.

L'esame orale consiste nella discussione e valutazione delle esercitazioni svolte durante il corso. Possono essere richiesti argomenti teorici trattati a lezione.

L'esame scritto deve essere completato con l'esame orale nell'ambito del medesimo appello o al più tardi, previa comunicazione, nell'appello successivo.

Strumenti a supporto della didattica

Mezzi audiovisivi e lavagna.

Esercitazioni in Laboratorio di informatica.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Giampaolo Campana