Parametric Design SOFTWARE CAD PLM @ CONSULTING @ TRAINING Progettazione di un cilindro guida-filo per roccatrice Indice • Presentazione del caso • il cliente • il prodotto • l’obiettivo • Scanalatura elicoidale del cilindro: il movimento della fresa • Il problema della modellazione della scanalatura in Pro/E • riproduzione del movimento della fresa • realizzazione della superficie – prima metodologia • realizzazione della superficie – seconda metodologia • Realizzazione del cilindro finito • Cenni sulla procedura di bilanciatura • Conclusioni 2 Presentazione del caso: il cliente Azienda leader nel settore delle macchine per il finissaggio dei filati di lana, cotone, lino, seta e sintetici, che produce e commercializza: • roccatrici automatiche • ritorcitoi a doppia torsione • accoppiatrici elettroniche • roccatrici per la voluminizzazione e retrazione in continuo • filatoi open-end a rotore 3 Presentazione del caso: il prodotto Cilindro roccatore metallico, cuore della roccatrice automatica, macchina che garantisce processi di orditura e tessitura alle più alte velocità, sfruttando modulazione elettronica e controllo della tensione di roccatura La rotazione del cilindro mette in movimento la rocca, sulla quale il filo, guidato dalla scanalatura del cilindro, si avvolge elicoidalmente 4 Presentazione del caso: l’obiettivo Sviluppo di una metodologia in grado di fornire, oltre alla modellazione solida della superficie elicoidale della scanalatura del cilindro in Pro/Engineer, anche il percorso CAM dello strumento deputato a realizzare effettivamente la geometria stessa Ottimizzazione della procedura di progettazione di nuove geometrie di scanalatura, con la possibilità di eseguire, valutandone l’effetto in tempo reale, le opportune variazioni alla scanalatura elicoidale 5 Scanalatura elicoidale del cilindro: il movimento della fresa La scanalatura guidafilo del cilindro è progettata in modo tale da evitare fenomeni di sovrapposizione del filo sulla rocca e cambi di densità indesiderati passo, profondità e geometria della la sezione dell’elicoide ha un sezione dell’elicoide cambiano caratteristico profilo ovoidale detto lungo l’asse del cilindro “a goccia” La cava elicoidale viene realizzata fisicamente mediante lavorazione di asportazione da una fresa a tazza comandata da una macchina a controllo numerico a 5 assi 6 Scanalatura elicoidale del cilindro: il movimento della fresa 5 movimenti della fresa: • rotazione attorno al cilindro (θ) • avanzamento lungo l’asse (z) • profondità d’ingresso nel cilindro (r) • angolo d’elica (α) • angolo di apertura (β) movimenti indipendenti, descritti da movimento determinato grafici in funzione della coordinata dall’avanzamento lungo l’asse angolare θ avvenuto durante un avanzamento • avanzamento lungo l’asse (z) angolare: • profondità d’ingresso nel • angolo d’elica (α) cilindro (r) • angolo di apertura (β) 7 Riproduzione del movimento della fresa La geometria finale della cava è univocamente determinata dal profilo della fresa e dai 3 grafici che ne pilotano il movimento La cava è il risultato di un’ideale sottrazione booleana dal cilindro dello spazio occupato dalla fresa durante il suo movimento 8 Riproduzione del movimento della fresa • importazione in Pro/E dei grafici di movimento • lettura dei grafici tramite funzione “evalgraph” • campionamento dei grafici per poter posizionare correttamente i sistemi di coordinate a distanze angolari fisse • assemblaggio del modello della fresa sui sistemi di coordinate in modo tale da ricostruirne il movimento attorno al cilindro 9 Realizzazione della superficie - prima metodologia • esportazione in formato STL dello spazio occupato dalle frese (si ottiene una superficie tessellata, non leggibile dal CAM) • tecnica di lisciatura che restituisce una superficie d’inviluppo smooth (utilizzo del modulo Reverse Engineering di Pro/E) • utilizzo delle superfici di fresatura ottenute per ricostruire la parte esterna del cilindro 10 Realizzazione della superficie - seconda metodologia È stato implementato un programma che utilizza Scilab come software di calcolo per ricostruire in modo associativo le superfici della scanalatura Il programma riceve in input: • grafici di controllo della traiettoria della fresa • geometrie del cilindro e della fresa • valori di alcuni parametri di correzione necessari al controllo del risultato Restituisce in output: • file .ibl che, letto da Pro/E, permette di ricostruire associativamente la geometria della scanalatura elicoidale 11 Realizzazione cilindro finito • Modellazione delle lavorazioni mancanti sul cilindro (modulo ISDX) • fresatura di vertice • fresatura corde • linee di scorrimento • raggiature • Realizzazione della parte interna del cilindro e verifica della sformabilità • Esecuzione della bilanciatura dinamica (moduli MDO e BMX) • Passaggio del modello in ambiente CAM per la creazione del programma da postprocessare 12 Realizzazione cilindro finito Cilindro finito Parte interna 13 Cenni sulla procedura di bilanciatura La bilanciatura dinamica del cilindro è stata ottenuta mediante la creazione di nervature interne e con l’impiego di analisi di ottimizzazione all’interno del modulo BMX di Pro/E • Rotazione del cilindro a 600 giri/min • Minimizzazione del momento M della quantità di moto, attraverso la minimizzazione della reazione radiale R e della distanza b del baricentro dall’asse di rotazione • Risultato: M = 5 Nxmm 14 Conclusioni I vantaggi introdotti dall’implementazione della procedura descritta sono molteplici: • Ottimizzazione della procedura di progettazione di nuove geometrie, grazie alla modifica interattiva dei grafici di movimento, con l’aggiornamento in tempo reale del percorso della fresa e della cava finale risultante • Utilizzo di parametri di correzione, che permettono di regolare i movimenti della fresa e conseguentemente il risultato ottenuto in termini di modellazione • Simultaneità dei risultati, ovvero la geometria scanalata e il percorso CAM in grado effettivamente di realizzarla • Riduzione a zero degli interventi di aggiustaggio, necessari in precedenza per le lavorazioni di finitura non ottenute su macchina • Perfetta ripetibilità e intercambiabilità di ogni pezzo realizzato 15 Parametric Design SOFTWARE CAD PLM @ CONSULTING @ TRAINING GRAZIE find us on:
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