Informazioni tecniche

Dynamic Precision: lavorazione dinamica e di elevata
accuratezza
Incremento della produttività e riduzione dei costi sono obiettivi prioritari delle imprese di produzione moderne, strettamente correlati anche
all'esigenza di numero ridotto di scarti, inferiori tempi di lavorazione e la prevenzione di ripassature o riprese. I controlli numerici per
macchine utensili devono pertanto essere in grado di trovare l'approccio ottimale per la fresatrice e il processo di produzione nel complesso
conflitto tra tempo di lavorazione, qualità superficiale e accuratezza del pezzo.
Con il termine "Dynamic Precision" HEIDENHAIN combina un gruppo di funzioni per controlli numerici TNC che migliorano notevolmentel'accuratezza di traiettoria di macchine utensili anche con avanzamenti elevati e movimenti complessi. L'accuratezza dinamica di una
macchina utensile è determinata dalle accelerazioni degli assi di avanzamento che sono necessari per generare un movimento preciso
della traiettoria tra pezzo e utensile.
In fase di accelerazione di assi di avanzamento i componenti della macchina possono deformarsi a causa delle forze di inerzia o persino
causare vibrazioni. Dynamic Precision consente di ridurre notevolmente gli errori dinamici nel Tool Center Point (TCP), che si verificano
durante la lavorazione, così da eseguire i programmi NC migliorando l'accuratezza del pezzo e la qualità superficiale persino con maggiore
velocità.

Grazie alla netta riduzione degli errori nel
Tool Center Point per esecuzioni altamente
dinamiche di programmi NC, Dynamic
Precision fornisce pertanto un prezioso
contributo all'incremento delle prestazioni
di macchine utensili.
Gli utenti risparmiano tempo e denaro per
inutili scarti, in quanto la maggiore accuratezza dinamica di macchine utensili con
Dynamic Precision si traduce in tempi dilavorazione inferiori, migliore accuratezzadel pezzo e maggiore qualità superficiale.

Ottobre 2013

Dynamic Precision
Inferiori tempi di lavorazione, maggiore accuratezza, migliore qualitàsuperficiale

Gli errori termici di macchine utensili sicontraddistinguono sul pezzo per gli intervalli di tempo compresi tra pochi minuti
fino a diverse ore. L'opzione software
KinematicsOpt consente all'operatore dimacchine a cinque assi di compensare
facilmente gli effetti degli errori termici sulla
posizione degli assi rotativi.
Gli errori dinamici di una macchina utensile
comprendono errori nel breve periodo od
oscillazioni nel Tool Center Point. Gli errori
dinamici presentano le seguenti cause:• forze e coppie di avanzamento nonché
forze di lavorazione garantiscono errori diposizione e angolari nel Tool Center Point;• gli errori di inseguimento tra posizione
nominale e posizione effettiva degli assi
di avanzamento non possono essere
completamente compensati dal sistema
di regolazione.

Velocità

La categoria degli errori termici comprende
gli effetti delle variazioni di temperatura nel
telaio della macchina o nel pezzo sull'accuratezza nel Tool Center Point TCP. Variazioni
termiche nel telaio sono dovute a:• correnti d'aria calde o fredde nell'ambiente
di lavoro delle macchine,• irradiazione solare,• sviluppo termico di gruppi e azionamenti
in una macchina utensile,• flussi di lubrorefrigerante caldi o freddi
nell'area di lavoro della macchina.

Questo riguarda in particolare le lavorazioni
di superfici sagomate con massima qualitàsuperficiale ed elevata accuratezza. In molte
lavorazioni di profili sagomati gli spigoli si
combinano con superfici leggermente curve,
con conseguenti rapidi cambi di direzionedel movimento di fresatura. Ad ogni cambio
di direzione gli assi devono frenare o accelerare. Il parametro di misura della duratadell'accelerazione è il jerk. Un jerk elevato
determina una rapida accelerazione e quindi
un guadagno in termini di tempo. Un jerk
elevato sollecita tuttavia anche le vibrazionidella macchina e comporta pertanto imprecisioni ed errori sulla superficie del pezzo.
Per ridurre il più possibile gli scostamenti
dovuti a errori dinamici, è necessario adottare traslazioni lente.

Tempo

Accelerazione

Tra gli errori cinematici o statici di macchine
utensili si raggruppano gli effetti di scostamenti di una cinematica reale della macchina
dal modello cinematico archiviato nel controllo
numerico. I seguenti fattori si riflettono
nell'impiego pratico sull'accuratezza dellacinematica della macchina:• accuratezza di produzione e montaggio
dei componenti della macchina,• flessione determinata dal peso o relative
deformazioni del telaio.
Gli errori cinematici variano di norma soltantodi poco nelle macchine utensili di elevateprestazioni e possono essere raffigurati eadeguatamente compensati tramite leopzioni software TNC KinematicsComp e
KinematicsOpt.

Gli errori dinamici in genere aumentano
incrementando la velocità di esecuzione
dei programmi NC. La riduzione dei tempi
di lavorazione si ripercuote però sui costidell'accuratezza e della qualità superficiale.
E al contrario per profili precisi occorrerassegnarsi ad accettare tempi di lavorazione
più lunghi.

Tempo

Jerk

Gli errori superficiali visibili su pezzo nonché gli errori geometrici misurabili possono
essere ricondotti a tre categorie causali.

Tempo

Y
X

Lavorazione di uno spigolo: velocità,accelerazione e jerk nei due assi X e Y

2Per pezzi con superfici leggermente curveo inclinate si verificano spesso problemi
dovuti a ombreggiature sulla superficie.
Queste possono essere causate da vibrazioni della macchina ma anche da disturbi
esterni.
Per la lavorazione a 5 assi negli assi linearia causa di movimenti di compensazione si
determinano movimenti altamente dinamici(avanzamento elevato, accelerazione elevata).
A sua volta possono risultare considerevoli
scostamenti a causa di vibrazioni o altri
errori dinamici.
Siccome l'accuratezza dinamica della macchina varia con l'aumentare dell'età dellamacchina e in funzione del carico, possono
riscontrarsi ulteriori scostamenti. Questi
effetti si evidenziano principalmente nelle
fasi di accelerazione.

Con il termine Dynamic Precision si
combinano funzioni opzionali per i controlli
numerici HEIDENHAIN, che riducono significativamente gli errori dinamici delle macchine utensili. Migliorano il comportamento
dinamico della macchina, conseguono una
maggiore rigidità nel TCP e consentonocosì di fresare al limite delle possibilità tecnologiche indipendentemente dall'età dellamacchina, dalla sua sollecitazione e dalla
posizione di lavorazione.
Vantaggi di Dynamic Precision per utilizzatori finali
Per pezzi precisi con elevata qualità superficiale non è più indispensabile adottare lavorazioni lente. Le macchine utensili lavorano
con Dynamic Precision in modo rapido eallo stesso tempo preciso.
Elevata precisione con lavorazione rapida
implica tuttavia anche un incremento dellaproduttività. I costi al pezzo si abbassanosenza compromettere l'accuratezza e laqualità superficiale.

Dynamic Precision garantisce anche chel'accuratezza rimanga invariata indipendentemente dalla durata operativa e dal carico.
Non è così necessario ridurre gli avanzamenti a causa dell'età della macchina e delcarico.
Cosa si intende per Dynamic Precision?
Le funzioni di Dynamic Precision sono disponibili come opzioni per i controlli numerici di HEIDENHAIN. Possono essere impiegate singolarmente o anche combinate.
• CTC – Compensazione di errori di posizione di assi accoppiati nel Tool Center
Point, con conseguente maggiore accuratezza nelle fasi di accelerazione• AVD – Smorzamento attivo delle vibrazioni
per superfici di migliore qualità• PAC – Adattamento in funzione dellaposizione dei parametri di regolazione• LAC – Adattamento in funzione del carico
dei parametri di regolazione con conseguente accuratezza elevata indipendentemente dal carico e dall'età della macchina• MAC – Adattamento in funzione delmovimento dei parametri di regolazione
Le singole funzioni sono dettagliatamente
descritte di seguito.

Come lavora Dynamic Precision?
Le funzioni di Dynamic Precision vengono
adattate nell'unità di regolazione – una
componente dei controlli numerici HEIDENHAIN – con elevata frequenza di clock nei
movimenti e nelle sollecitazioni della macchina utensile.
Trattandosi di funzioni software, con Dynamic
Precision non è necessario alcun intervento
nella meccanica della macchina o nella catena cinematica. Il costruttore della macchina deve tuttavia abilitare le singole funzioni,
parametrizzarle e adattarle alla macchina.

3

CTC
Compensazione di errori di posizione di assi accoppiati nel
Tool Center Point
A causa delle operazioni di accelerazione
dinamiche si verificano forze che possono
deformare per breve tempo i componentidella macchina. Questo può causare scostamenti nel centro dell'utensile, il Tool
Center Point (TCP). Oltre alla deformazione
in direzione assiale l'accelerazione dinamica
di un asse può comportare deformazioni
trasversalmente alla direzione di accelerazione a causa degli accoppiamenti meccanici. Questo si applica in particolare quando
le forze di avanzamento non intervengono
nel fulcro di un asse. Durante le fasi di frenatura e accelerazione possono verificarsi
movimenti oscillatori a casa dell'inerzia dellemasse (vedere figura 1).

Esempio 1: fresatura di cerchi
In seguito alla deformazione elastica dinamica nell'asse X e Y il perno (R32 F10000)
viene realizzato troppo grande, come illustrato durante la fresatura del quadrato che si
trova sotto il perno. Siccome la lunghezza delsuo lato corrisponde esattamente al diametro del perno, il quadrato è idealmente tangente al perno di forma circolare (figura 3).
Siccome il perno è tuttavia troppo grande a
causa della deformazione elastica, durante
la fresatura del quadrato sottostante una
parte del perno viene eliminata. Nel cerchio
si riscontra un appiattimento (figura 4).

S

F

Figura 1: movimento oscillatorio di un asse

Gli errori di posizione risultanti in direzionedell'asse accelerato e degli assi trasversali
sono pertanto proporzionali all'accelerazione dell'asse di avanzamento spostato (figura 2). Gli scostamenti dipendono inoltre
dalla rigidità delle guide, dalla distanza fra
il punto di intervento della forza di avanzamento e il centro di gravità nonché dalla
distanza tra il centro di gravità e il TCP.
Tali scostamenti non vengono rilevati dagli
encoder di posizione. La regolazione degli
assi di avanzamento non è pertanto in grado
di reagire a questo errore.
Effetti sul pezzo
L'effetto si evidenzia nettamente quando lo
stesso punto sul pezzo viene raggiunto una
volta con un'accelerazione elevata e una
volta con un'accelerazione ridotta.

Figura 3: perno su quadrato; fresato con CTC,
nessun appiattimento visibile

Figura 4: effetto della deformazione elastica(il perno troppo grande è stato appiattito durante
la fresatura del quadrato)

Scostamenti (2 µm/div)

Profilo nominale perno
Asse Y [mm]Accelerazione (1 m/s2/div)

3

Posizione (100 mm/div)
2
1

Scostamento perno (40 µm/div)

40
30

20
0
10
-1
0
-2
0

0.5

1

1.5

2

2.5

Tempo [s]Figura 2: errore in funzione dell'accelerazione per variazioni di posizione

-10
-20
-30
-40
-40

-20

0

20

40

Asse X [mm]Figura 5: accuratezza del movimento circolare, lo scostamento dal profilo
nominale è rappresentato ingrandito di 500 volte

4

Profilo nominale perno
Profilo perno
Asse Y [mm]Questo effetto di deformazione è illustrato
nella figura 5. Gli scostamenti in funzionedell'accelerazione e noti dalle misurazioni sisommano al movimento reale. La traiettoria
risultante mostra una leggera ellissi a causa
dei differenti rapporti in direzione X e Y(masse, geometria della macchina ecc.).

0.8

Profilo quadrato

0.6
0.4

Nella figura 6 lo scostamento è rappresentato non ingrandito. È evidente in questo
caso che la deformazione elastica causa uningrandimento del raggio in direzione X di
5 µm circa, in quanto durante la fresaturadella superficie sottostante si forma un
appiattimento sul cerchio di 1,2 mm dilarghezza circa. Questo corrisponde anche
all'errore misurato sul pezzo reale.
Esempio 2: fresatura di tasche, deformazione elastica trasversalmente alla direzione di accelerazione
Per la fresatura di tasche possono verificarsi
rigature sulla superficie (figura 7) a causa dideformazioni degli assi dovute all'accelerazione trasversalmente alla direzione di movimento. Il movimento oscillatorio è determinato dall'operazione di accelerazione. La
fresa viene premuta per breve tempo nelmateriale. Con CTC si impedisce questo
movimento di disturbo (figura 8).

0.2
0
-0.2

-0.4
-0.6
-0.8
−32.03−32.02−32.01−32−31.99−31.98−31.97

Asse X [mm]Figura 6: il dettaglio indica il danno del perno durante la fresatura del quadrato

Compensazione mediante CTC
Con la funzione CTC (Cross Talk Compensation) HEIDENHAIN offre un'opzione percompensare gli errori di posizione di assi
accoppiati nel TCP. Le grandezze e i parametri interessati sono noti nel controllo
numerico (accelerazione) oppure devono
essere determinati con un procedimento
di misura (rigidità della macchina).
Senza modificare meccanicamente la macchina o incrementare il tempo di lavorazione, è possibile produrre con maggiore precisione. Inoltre, con CTC l'accuratezza
ottenibile è indipendente dalle accelerazioni
eseguite.

Figura 7: lavorazione senza CTC

Effetti nell'impiego pratico
Con l'aiuto di CTC è possibile ridurre fino
all'80% sui profili di prova lo scostamento
medio misurato con un sistema di misura a
griglia. Questo consente di incrementare iljerk (misura della durata dell'accelerazione)
e quindi di ridurre nettamente il tempo dilavorazione.
Con un aumento del jerk pari al fattore 2 èstato possibile ridurre i tempi traiettoria finoal 15%. Gli errori medi ammontavano pertanto grazie a CTC ad appena il 50% degli
scostamenti raggiunti senza CTC.

Figura 8: lavorazione con CTC

5

AVD
Smorzamento attivo delle vibrazioni

Su superfici inclinate o curve si verificano
spesso problemi superficiali sotto forma diombre o attenuazioni di contrasto visibili.
Hanno un effetto di particolare disturbo, in
quanto l'occhio è molto sensibile alle distanze
di osservazione tipiche comprese tra 30 e
60 cm per attenuazioni di contrasto con unperiodo focale tra 0,5 mm e 5 mm. Le ombre
possono essere ricondotte a diverse cause:• vibrazioni meccaniche che derivano daelasticità nella catena cinematica o inmessa in servizio della macchina,• errori di posizione nell'arco di un periododel segnale (errore di interpolazione) a
causa dell'encoder impiegato (vedere al
riguardo Informazioni tecniche Superfici
perfette con encoder HEIDENHAIN).
In tali Informazioni tecniche sono considerati
gli errori superficiali a causa di vibrazioni
meccaniche.

Le ombreggiature periodiche sono causate
principalmente da vibrazioni a bassa frequenza fino a 100 Hz. Per i consueti avanzamenti di finitura di 3000 - 6000 mm/min,tali vibrazioni si concentrano esattamente
nella zona di questi periodi focali. In presenza
di luce adeguata possono risultare visibili
scostamenti dal profilo di 1 µm e inferiori.
Due cause frequenti di cali della qualitàsuperficiale sono:• Elasticità nella catena cinematica
Nelle catene cinematiche può ad esempio verificarsi una vibrazione tra il lato diingresso (motore) e il lato di uscita (slitta)
a causa di deformazioni elastiche dellavite a ricircolo di sfere o elasticità dellacinghia dentata.
• Vibrazioni in messa in servizio
Le vibrazioni in messa in servizio sono
inevitabili, sono tipicamente presente nel
range di frequenze compreso tra 10 Hz e
30 Hz.

Profilo nominale

Scostamenti senza AVD (10 µm/div)
Asse Y [mm]Asse Y [mm]Profilo nominale
80
60

Scostamenti con AVD (10 µm/div)

80
60

40

40

20

20

0

0

-20

-20

-40

-40

-60

-60

-80

-80
-50

0

50

Asse X [mm]Figura 2 e 3: scostamenti a causa delle vibrazioni

6

Figura 1: vibrazioni in messa in servizio

-50

0

50

Asse X [mm]Contromisure di tipo tradizionale
Le vibrazioni possono essere sollecitate daoperazioni di accelerazione della macchina
o da accoppiamenti tramite il pavimento,
dall'intervento della fresa nonché da ondulazioni di coppia del motore. Le sollecitazioni
dovute alle operazioni di accelerazione possono essere ridotte diminuendo il jerk, il
che comporta tuttavia tempi di lavorazione
più lunghi.
Compensazione mediante AVD
La funzione AVD (Active Vibration Damping)
sopprime la vibrazione dominante a bassa
frequenza (vibrazione in messa in servizio oelasticità nella catena cinematica).
AVD consente una fresatura rapida e priva
di vibrazioni. Grazie alla soppressione dei
disturbi risultanti dalle operazioni di accelerazione si possono raggiungere elevati valori
di jerk e quindi elevate accelerazioni. Si
riducono così i tempi di lavorazione senza
compromettere la qualità superficiale delpezzo.

Effetti nell'impiego pratico
Nel pezzo esemplificativo due quadrati sono
disposti ad angolazioni diverse tra loro. Le
operazioni di accelerazione sugli spigoli
provocano vibrazioni dell'asse X e Y (figura 2e 3). Le quote di vibrazioni perpendicolarialla superficie del pezzo sono visibili sotto
forma di ombreggiature (figura 4). La lunghezza del periodo di 2 mm con un avanzamento di 2000 mm/min risulta dalla vibrazione in messa in servizio misurata di 16,5 Hz.
Grazie alla funzione AVD è stato possibile
eliminare quasi totalmente l'ampiezza dellavibrazione (figura 5).
Per ottenere superfici equiparabili senza
AVD, è stato indispensabile ridurre i valori
di jerk del fattore 3.
Conclusione
La funzione AVD incrementa la produttivitàdella macchina utensile e/o migliora la qualità superficiale dei pezzi.

Figura 4: le vibrazioni possono compromettere in misura significativa laqualità superficiale

Figura 5: con AVD si consegue una qualità superficiale nettamente superiore

7

PAC
Adattamento in funzione della posizione
dei parametri di regolazione
A seconda della cinematica della macchina
risulta in funzione della posizione degli assi
nell'area di lavoro un comportamento dinamico variabile della macchina che può influire
negativamente sulla stabilità ovvero sulla
qualità della regolazione in correlazione alleposizioni degli assi.
Modificando le posizioni degli assi variano irapporti di massa in una macchina (vedere
figura 1). Inoltre, in funzione della posizione
possono cambiare anche le rigidità, ad
esempio per viti a ricircolo di sfere. I modificati rapporti di massa e le diverse rigidità
comportano uno spostamento delle frequenze intrinseche nella catena cinematica.
Da questo deriva un comportamento di regolazione variabile in funzione della posizione.

Grazie alle impostazioni dei filtri e ai fattori
di regolazione in funzione della posizione è
possibile definire la regolazione ottimale
per la macchina al fine di ottenere in qualsiasi posizione dell'area di lavoro il miglior
risultato di lavorazione. A tale scopo è possibile incrementare l'accuratezza dinamica
nelle posizioni rilevanti per gran parte dellelavorazioni
Più alti possono essere i fattori di regolazione
selezionabili, migliore potrà essere la soppressione dei disturbi (ad es. errore di trasmissione, ondulazione di coppia del motore,…) e quindi inferiore sarà l'errore diinseguimento. Questo implica a sua volta
una migliore fedeltà del profilo.

Vantaggi con PAC
L'opzione PAC (Position Adaptive Control)
di HEIDENHAIN consente di modificare iparametri macchina in funzione delle posizioni degli assi. Questo consente di sfruttare
appieno la dinamica della macchina.

Errore di inseguimento [µm]Come parametro per la qualità della regolazione si può adottare l'errore di inseguimento, un indicatore che denota la qualità
di regolazione di un profilo nominale.

Provvedimenti di tipo tradizionale
I circuiti di regolazione degli assi devono
essere sempre compensati in modo taleda funzionare con stabilità e resistenza inqualsiasi posizione possibile. È pertanto
sempre necessaria una taratura sulla posizione più debole. Spesso queste posizioni
si trovano al margine del campo di traslazione(zona a margine dell'area di lavoro, cambia
utensili, posizione di carico della tavola ecc.).
Al centro dell'area di lavoro in cui ha luogo
gran parte delle lavorazioni critiche in termini
di accuratezza, è stato possibile incrementare notevolmente la dinamica di regolazione
e la risultante accuratezza dinamica.
Grazie alla taratura sulla posizione più debole
rimane inutilizzato del potenziale utile al
miglioramento dell'accuratezza dinamica.

Errore di inseguimento
Avanzamento nominale (a titolo informativo)

Tempo [s]Errore di inseguimento [µm]Regolazione ottimizzata per Z=0, errore di inseguimento all'interno dalla banda di tolleranza (± 1 µm)

Errore di inseguimento senza PAC
Errore di inseguimento con PAC
Avanzamento nominale (a titolo informativo)

Tempo [s]Regolazione con Z = -500
• senza PAC: con oscillazioni ed errori di inseguimento chiaramente identificabili all'esterno della banda di tolleranza (± 3 µm)• con PAC attiva: errore di inseguimento all'interno dalla banda di tolleranza (± 1 µm)

8LAC
Adattamento in funzione del carico dei
parametri di regolazione
Per macchine con tavole mobili il relativo
comportamento dinamico può variare infunzione della massa (asse lineare) odell'inerzia (asse rotativo) del pezzo serrato.
I valori del precontrollo di attrito e accelerazione di un asse si applicano soltanto per lamassa ovvero per l'inerzia presente durante
l'operazione di taratura. Con un carico diverso
i valori di precontrollo non si adattano più
alla situazione effettiva. Questo si esprime
in un errore di inseguimento maggiore
durante le fasi di accelerazione. Si possonocosì verificarsi scostamenti dal profilo.
Provvedimenti di tipo tradizionale
Per le diverse situazioni di carico i costruttoridelle macchine possono predisporre blocchi
parametrici in grado di essere attivati tramite
una chiamata ciclo. Si riducono così sostanzialmente gli errori di inseguimento, in funzione degli stadi di carico rimangono tuttavia
sempre errori residui.

Più critica è la situazione nel caso di una tavola rotante. In questo caso è rilevante perla parametrizzazione del precontrollo l'inerzia e non la massa. In seguito al serraggio
sfavorevole è possibile moltiplicare senza
problemi la coppia di inerzia in presenzadella stessa massa.
Compensazione mediante LAC
Con l'opzione LAC (Load Adaptive Control)
di HEIDENHAIN il controllo numerico è ingrado di determinare automaticamente lamassa per assi lineari ovvero l'inerzia per
assi rotativi attuali nonché le forze di attrito
attuali. Per ottimizzare il comportamento diregolazione modificato in presenza di caricodifferente, i precontrolli adattativi possono
essere attivati a velocità elevate in riferimento ad accelerazione, coppia di arresto,
attrito statico e dinamico. Anche durante lalavorazione del pezzo il controllo numerico
è in grado di adattare in continuo i parame-

Errore di inseguimento [0,001°]

Tipici sono ad esempio due blocchi parametrici per gli stadi di carico da 0 a 150 kg(taratura con 75 kg) e da 150 kg fino a 500 kg(taratura con 325 kg). Nel peggiore dei casila massa effettiva diverge dalla situazione di
carico tarata per un massimo di 175 kg.

tri del precontrollo adattativo di velocità alla
massa o all'inerzia attuali del pezzo. La velocità di adattamento viene predefinita
mediante parametro. Sono esclusi errori dicomando in quanto l'operatore non deve
determinare autonomamente lo stato di
carico.
Ulteriori vantaggi di LAC
A causa dell'invecchiamento dei componenti della macchina, ad esempio guide oviti a ricircolo di sfere, le forze di attrito possono variare fortemente nel corso della vita
utile di una macchina utensile. Pertanto il
precontrollo impostato in modo ottimale almomento della fornitura non è più valido
dopo alcuni anni. Con l'opzione LAC si raggiunge permanentemente una taratura ottimale dell'asse.
Tuttavia anche rapporti di attrito che mutano
rapidamente, che ad esempio risultano da
impulsi di lubrificazione nel caso delle guide di scorrimento, possono essere ottimamente compensanti con LAC.

Errore di inseguimento
Avanzamento nominale (a titolo informativo)

Tempo [s]Errore di inseguimento [0,001°]

Precontrollo ottimale della velocità per tavola rotante senza carico con errore di inseguimento all'interno della banda di tolleranza (± 0,001°)
Errore di inseguimento senza LAC
Errore di inseguimento con LAC
Avanzamento nominale (a titolo informativo)

Tempo [s]Carico modificato• senza LAC: con precontrollo invariato della velocità l'errore di inseguimento si trova all'esterno della banda di tolleranza (± 0,008°)• con LAC: con precontrollo della velocità e LAC attivo l'errore di inseguimento si trova all'interno della banda di tolleranza (± 0,001°)

9

MAC
adattamento in funzione del movimento
dei parametri di regolazione
Il comportamento della macchina può variare
non soltanto in funzione della posizione
degli assi nell'area di lavoro ma anche infunzione della velocità. Questo è da ricondurre tra l'altro all'influenza della velocità
sull'attrito nelle guide. I modificati rapportidi attrito possono ripercuotersi sulle vibrazioni di una macchina utensile. Una regolazione ottimale, eseguita di norma per lo
stato di riposo, può comportare in rapido
una forte vibrazione.
Con MAC è inoltre possibile modificare
comodamente in funzione della velocità il
pretensionamento di una cremagliera con
due motori di avanzamento indipendenti.

Vantaggi con MAC
Esempio 1
L'opzione MAC (Motion Adaptive Control)
offre la possibilità di modificare i parametri
macchina in funzione di altre grandezze iningresso quali velocità, errore di inseguimento o accelerazione di un azionamento.
Con questo adattamento in funzione delmovimento dei parametri di regolazione è
possibile realizzare ad esempio per azionamenti, la cui stabilità varia alle differenti velocità di traslazione, un adattamento in funzione della velocità del fattore Kv. Per ogni
situazione di lavorazione è così possibile
impiegare l'impostazione di regolazione ottimale. Questo consente una soppressione
ideale dei disturbi e migliora il comportamento dinamico della macchina.

senza MAC

con MAC

M

M

Mmax

Mmax

MV1

MV1
À

À

a
a1max

MV2

10

Esempio 2
Un altro caso applicativo è la variazione infunzione dell'accelerazione della coppia dipreserraggio tra asse master e slave per laregolazione MMS. L'opzione MAC consente
di raggiungere con questa disposizione, ad
esempio mediante una riduzione parametrizzata con accelerazione crescente dellacoppia di preserraggio, un'accelerazione
massima nettamente maggiore in presenzadi movimenti in rapido.
Grazie alla riduzione della coppia di pretensionamento in stato di riposo, l'apporto dicalore nella macchina risulta notevolmente
contenuto e sono pertanto ridotte anche ledeformazioni o gli spostamenti termici.

aa1max a2max

a2max > a1max

MV2

Dynamic Precision
Combinazione ottimale di funzioni

Le funzioni combinate in Dynamic Precision
si completano a vicenda in modo ottimale.
Un semplice profilo esemplificativo – rappresentato in nero nei grafici – illustra talecondizione per CTC e AVD. Gli scostamenti
nel TCP sono stati registrati con un sistema
di misura a griglia a una velocità di avanzamento di 10000 m/s. Nel grafico gli scostamenti dal profilo sono rappresentati amplificati del fattore 500.
Nella figura 1 gli scostamenti dal profilo
nominale sono evidenziati come linea rossa.
Proprio nelle fasi di accelerazione sugli
spigoli si presentano valori elevati a causadell'alta velocità.

La figura 2 mette a confronto lo stato di
uscita (linea rossa: senza Dynamic Precision
con jerk al 100%) con la lavorazione con
Dynamic Precision e jerk al 200% (figura 2,
linea verde). Risulta pertanto evidente che
grazie a Dynamic Precision con dinamica
elevata si ottiene uno scostamento medio
sempre migliorato del fattore 2. Grazie alraddoppiamento del jerk è stato inoltre
possibile ridurre il tempo traiettoria per questo profilo del 12%.

1,04 sCTC on
AVD onR100%

0,4 µm

1,04 sCTC on
AVD onR200%

0,6 µm0,91 sConclusione
Dynamic Precision consente di lavorare inmaniera nettamente più precisa oppure –se si incrementa il jerk – in maniera più precisa e rapida.

con CTC/AVD, jerk al 200%
15

10

5

5

0

0

-5

-5

-10

-10

-15

-15

-5

2,6 µmsenza CTC/AVD, jerk al 100%

10

-10

CTC off
AVD off
R100%

Profilo nominale

15

-15

Tempo

senza CTC/AVD, jerk al 100%con CTC/AVD, jerk al 100%0

Scostamento
medioProfilo nominale
Asse Z [mm]Asse Z [mm]Con Dynamic Precision, in questo caso attivando le opzioni CTC e AVD, questi scostamenti vengono compensati (linea verde in
figura 1). Con contemporaneo avanzamento
elevato la lavorazione è essenzialmente
precisa nel profilo. A causa degli scostamenti
ridotti è possibile incrementare il jerk al finedi ottenere un comportamento dinamicodella macchina.

Jerk elevati sollecitano fortemente la macchina. Le vibrazioni da ciò risultati possono
manifestarsi sul pezzo sotto forma di ombreggiature. Queste vibrazioni più intense
vengono a loro volte ridotte dall'opzione
AVD.

0

5

10

15

Asse Y [mm]Figura 1: scostamenti senza e con Dynamic Precision per jerk al 100%

0

-15

-10

-5

0

5

10

15

Asse Y [mm]Figura 2: scostamenti senza Dynamic Precision per jerk al 100% e con
Dynamic Precision per jerk al 200%

11

Controlli numerici HEIDENHAIN

Controlli numerici continui per fresatrici,
alesatrici, foratrici, centri di fresaturatornitura e centri di lavoro
I controlli TNC HEIDENHAIN costituiscono
una linea universale: dal semplice e compatto controllo numerico parassiale a 3 assi
TNC 128 al controllo numerico continuo
iTNC 530 (fino a 18 assi più mandrino), andando così a coprire pressoché qualsiasi
applicazione, cui si aggiunge anche il
TNC 640, il controllo numerico continuo
per lavorazioni di fresatura e tornitura.
I TNC di HEIDENHAIN sono versatili:
di semplice funzionamento ma anche programmabili dall'esterno e quindi idonei perla produzione automatizzata. È possibile
eseguire con massima affidabilità sia semplici lavorazioni di fresatura sia, ad esempio
con TNC 640 e iTNC 530, fresatura ad alta
velocità e con movimento particolarmente
uniforme o la lavorazione a 5 assi con testa
orientabile e tavola rotante.
Con i termini Dynamic Efficiency e Dynamic Precision di HEIDENHAIN si combinano
funzioni di controllo innovative per una lavorazione altamente precisa ed efficiente.
Dynamic Efficiency consente all'utilizzatore
di rendere più efficiente l'asportazione elevata del truciolo e la lavorazione di sgrossatura ma anche di garantire una maggiore
sicurezza di processo. Dynamic Efficiency
è disponibile sui controlli numerici TNC 640
e iTNC 530.
Dynamic Precision assicura pezzi più
precisi con superfici pulite con lavorazione
rapida, ossia elevata accuratezza abbinata
ad alta produttività. Le opzioni software di
Dynamic Precision possono essere utilizzate con TNC 640, iTNC 530 e TNC 620.

TNC 640iTNC 530

TNC 620

TNC 640

iTNC530

TNC 620x

x

x

CTC – Compensazione di errori diposizione a causa di elasticità

opzioneopzioneopzione

AVD – Smorzamento attivo delle
vibrazioni

opzioneopzioneopzione

PAC – Adattamento in funzione dellaposizione dei parametri di regolazione

opzioneopzioneopzioneLAC – Adattamento in funzione delcarico dei parametri di regolazione

opzioneopzioneopzione

MAC – Adattamento in funzione delopzionemovimento dei parametri di regolazione

opzioneopzionexx–

ACC – Soppressione attiva delle
vibrazioni

opzioneopzioneopzione

AFC – Controllo adattativo
dell'avanzamento

opzioneopzione–Fresatura trocoidale

•

•

•

Dynamic Precision

Dynamic Efficiency

x funzioni possibili• funzione standard

DR. JOHANNES HEIDENHAIN GmbH
Dr.-Johannes-Heidenhain-Straße 583301 Traunreut, Germany{ +49 8669 31-0
| +49 8669 5061
E-mail: info@heidenhain.dewww.heidenhain.de
1081196-40 · 5 · 10/2013 · F&W · Printed in Germany

Ulteriori informazioni:• Catalogo TNC 640• Catalogo iTNC 530• Catalogo TNC 620• Informazioni tecniche Dynamic
Efficiency