NC – CNC – Personal CNC

L’evoluzione del Numerical Control (NC) è rappresentata dal CNC, acronimo di Computer Numerical Control.

Le macchine a controllo numerico (NC o CN) sono macchine utensili  i cui movimenti vengono comandati da un computer interno integrato nella macchina che ne dirige movimenti e funzioni in base ad un programma definito.

Nelle macchine CNC il controllo numerico e la gestione delle azioni della macchina avviene invece anche o solamente da un computer esterno.

I principali componenti di cui è costituita una normale macchina CNC sono:

• encoder: informano il computer di bordo sul movimento e sulla posizione dell’asse su cui sono montati.
  Esistono encoder lineari (righe ottiche) e encoder rotativi. Gli encoder possono essere assoluti, cioè che si riferiscono a una misura esatta di posizione, mentre altri sono relativi, cioè dicono soltanto di quanti passi si sta spostando l’asse in moto e in che direzione sta andando.

• motori elettrici speciali: per controllare il movimento degli assi;

• azionamenti: alimentano e controllano il movimento dei motori suddetti.

• computer: stabilisce la posizione dell’utensile e ne governa gli spostamenti durante l’esecuzione del programma di lavoro sulla base dei dati acquisiti dagli encoder, dall’operatore e dal programma.

“Le macchine CN non sono robot: i robot sono in grado di adattarsi a variazioni dell’ambiente in cui stanno operando (oggetti non nella posizione prevista, intromissioni di altre macchine o di operai umani) e portare a termine ugualmente il compito a cui sono preposti; una macchina CN invece si limita ad eseguire il programma impostato a prescindere da cosa accade intorno a lei ed è responsabilità dell’operatore preparare i pezzi da lavorare ed intervenire in caso di imprevisti. In altre parole, le macchine CN devono sempre operare sotto la supervisione di un operatore umano, mentre i robot possono, al limite, operare senza alcuna supervisione.”

BREVE STORIA DEL Numerical Control

Le prime macchine a controllo numerico commerciali sono state costruite nel 1950 e funzionavano attraverso schede perforate.

I produttori di quei tempi guardavano con scetticismo a questa innovazione tecnologica nonostante fosse  già allora facilmente intuibile la convenienza in termini economici che ne sarebbe potuta derivare.

Proprio alla luce di questi interessi economici l’esercito americano acquistò 120 macchine a controllo numerico da prestare a vari produttori pur di promuovere la diffusione del Controllo Numerico e permettere ai produttori di familiarizzare con questa tecnologia.

Verso la fine degli anni 50 il Numeric Control cominciava a prendere piede nonostante ci fossero ancora alcune problematicità. Ad esempio  non esisteva ancora la lingua quasi universale di CNC che abbiamo oggi e ogni produttore utilizzava e spingeva un proprio linguaggio di programmazione.

1959 CNC: Milwaukee-matic-II è stata la prima macchina con cambio utensile

Nel corso del 1960 una serie di importanti sviluppi accompagnano e determinano la diffusione del CNC:

• G-code
  L’origine del g-code risale al 1958 e arriva dai laboratori del MIT dove era usato nei servomeccanismi. Il g-code viene standardizzato dall’Industry Alliance nei primi anni del 1960.
• CAD
  Durante gli anni 60 il sistema di progettazione e disegno CAD comincia a subentrare progressivamente ai disegni su carta fino ad arrivare agli anni 70 quando CAD diventa un protagonista assoluto con programmi come Intergraph e Computervision.
• Minicomputer come PDP-8 e Data General Nova
  che dagli ani 60 hanno reso le macchine CNC più economiche e al tempo stesso più potenti.

Più di recente i microprocessori hanno reso le macchine CNC ancora più convenienti tanto da avere oggi la disponibilità di CNC per l’hobby e la diffusione del mercato dei personal CNC.

Notevole contributo è arrivato da EMC2, software gratuito e Open Source per il controllo numerico di macchine utensili, robot e virtualmente di qualsiasi altro tipo di dispositivo che possa essere collegato ad un PC.
EMC o Enhanced Machine Controller è nato come progetto del NIST (il National Institute of Standards and Technology), trapelato e diffusosi viralmente quasi subito è stato ufficialmente lanciato come Open Source nel 2003.

EMC2 può girare su un normalissimo PC con sistema operativo Linux con estensioni Real Time: in queste condizioni l’unico costo da sostenere per il controllo numerico rimane solamente quello per l’acquisto di un PC.

EMC2 è un software open source ed è quindi possibile, per chi ha le conoscenze adeguate (programmazione in C, C++), scaricare, studiare e modificare il codice sorgente in modo da adattarlo quanto più possibile alle proprie esigenze. Il software è inoltre estremamente modulare, il che permette modifiche mirate solo ad alcune parti di esso lasciando invariato tutto il resto.
Grazie alla sua estrema flessibilità EMC2 si presta perfettamente a far da Controllo Numerico per macchine tradizionali trasformate in automatiche (retrofit) e grazie al fatto d’essere a costo zero è la soluzione ideale per applicazioni hobbistiche o semiprofessionali.

Mach3 è il software di controllo per macchine cnc più utilizzato in ambiente windows; inizialmente progettato per usi hobbistici è ora impiegato anche in macchine industriali.

È stato sviluppato da una costola delle prime versioni di EMC per funzionare su Windows invece che su Linux e per rendere ancora più accessibile il mercato dei personal CNC.
Il software è completamente gratuito per uso personale in versione base, e in questa versione consente l’esecuzione di percorsi utensile fino a 1000 righe di codice, tipicamente sufficienti per molte lavorazioni 2D, ma poche per le lavorazioni 3D. Per eseguire percorsi utensile più lunghi, e abilitare il comando RunAt per riprendere percorsi utensile a metà calcolando un movimento preparatorio per la ripresa, è necessaria invece la licenza completa di Mach3.