Analisi strutturale agli elementi finiti della struttura a ponte modificata di un centro di taglio CNC: confronto tra risultati numerici e sperimentali.

The project presents the study of two numerical control machines bridge elements. The research was carried out during the internship at "Donatoni Macchine S.r.l.". The company is specialized in producing machinery aimed at cutting stones. The study compares different alternatives for realizing the bridge. To do that it was necessarily to understand how the weight of the tool group installed on the analyzed element was affecting the bridge itself. For this reason, finite element analyses have been developed with the software "Inventor". The first simulations were performed on two existing bridges of the machines of the "Z Series". The two can be distinguished because one is oil-lubricated, and the second is grease-lubricated. The results were compared with those of later versions of the element studied. The suggested construction used welded plates, whereas the bridges employed were made out of a sheet cut, bent, and welded. The final aim was to study a way to simplify the production process of the element, aligning it to the other machines produced, therefore reducing costs. The results show that the parameters considered have improved with the proposed alternative. Therefore the welded plate bridge is acceptable for both the machines analyzed (oil- and grease-lubricated). The oil-lubricated machine study was concluded through the experimental acquisition of the data, performed with dial test indicators on the existing bridge. After that, a comparision between those results and the ones obtained through the finite elements analysis, performed through "Inventor" and in the most critical case also with "Ansys", was made. In conclusion, the results show that the welded plate bridge allows an overall improvement in the production process, with cost reduction. Finally, the values obtained experimentally are compatible with those of the finite element analysis.

Il progetto riguarda lo studio dell’elemento ponte di due macchine a controllo numerico ed è stato sviluppato durante il percorso di tirocinio formativo, svolto presso l’azienda “Donatoni Macchine S.r.l.”, specializzata nella produzione di macchinari per la lavorazione di materiale lapideo. L’obiettivo è stato quello di confrontare diverse alternative costruttive del ponte, dopo aver compreso il modo in cui il peso del gruppo di utensili, installato sull’elemento analizzato, influisca su di esso. Sono state sviluppate, per questa ragione, delle analisi agli elementi finiti con il software “Inventor”. Le prime simulazioni sono state eseguite su due ponti attualmente esistenti delle macchine della “Serie Z”, che si distinguono l’una dall’altra perché la prima è dotata di una lubrificazione ad olio, mentre la seconda di una lubrificazione a grasso. I risultati ottenuti sono stati confrontati con quelli ricavati per le versioni successive dell’elemento studiato. Infatti, in entrambe le versioni attuali il ponte è realizzato per mezzo di una lamiera tagliata, piegata e saldata, che nelle alternative costruttive proposte è stata sostituita con dei piatti saldati. Sono stati studiati tali casi per verificare se fosse possibile semplificare il processo produttivo di tale parte, rendendolo simile a quello di altre macchine realizzate dall’azienda. Il confronto finale dei risultati delle analisi effettuate ha dimostrato che l’alternativa del ponte a piatti saldati è accettabile per entrambe le macchine studiate, in quanto si è riscontrato un miglioramento del valore dei parametri considerati. Lo studio per la macchina attuale con lubrificazione ad olio si è concluso con l’acquisizione sperimentale dei dati grazie a dei comparatori e il confronto con quelli ricavati tramite l’analisi agli elementi finiti, eseguita tramite “Inventor” e nel caso più critico anche con “Ansys”. Si è notato, quindi, che l’alternativa costruttiva del ponte a piatti saldati produce un miglioramento del processo produttivo, una riduzione dei costi e che i valori ricavati sperimentalmente sono compatibili con quelli trovati grazie all’analisi agli elementi finiti.