Simulazione integrata di una macchina utensile

Due prestazioni fondamentali per una macchina utensile sono la capacità di muoversi velocemente lungo traiettorie complesse pur preservando la precisione richiesta e la possibilità di effettuare asportazione pesante senza istaurare vibrazioni eccessive. La prima è richiesta per la lavorazione di superfici sculturate, tipiche degli stampi, mentre la seconda è importante per tutte le lavorazioni di sgrossatura. I costruttori di macchine utensili cercano, negli ultimi anni, di adottare strutture sempre più leggere, per permettere accelerazioni più elevate e minimizzare costi costruttivi e consumi energetici. Ne consegue che diventa vieppiù importante considerare l’interazione del sistema di controllo con la dinamica della meccanica. L’analisi del processo di asportazione di truciolo è diventata via via più rilevante all’aumentare della velocità di taglio permessa dai moderni utensili, specie nella lavorazione di leghe leggere, in quanto, con elevate velocità di rotazione del mandrino, l'analisi della interazione dinamica che si sviluppa tra processo di taglio e struttura della macchina diventa più complessa, andando a coinvolgere un numero maggiore di modi di vibrare. L’approccio tradizionale alla progettazione della macchina prevedere di analizzare separatamente i diversi sottosistemi: telaio della macchina, mandrino, processo di taglio, sistema di controllo. Questo approccio produce un’approssimazione notevole nella stima del comportamento dinamico, con evidenti ripercussioni sulla possibilità di prevedere adeguatamente la capacità di asportazione della macchina. Per studiare queste interazioni dinamiche e fornire indicazioni utili alla progettazione delle macchine e dei mandrini, si è sviluppato un modello integrato, che rappresentasse con lo stesso livello di dettaglio la struttura della macchina, il mandrino, le catene cinematiche, il sistema di controllo ed il processo di taglio.