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GIUNTI PER PRODURRE
01/10/2018

Tornio CNC NLX 6000/2000 (Fonte: https://en.dmgmori.com/).

L’analisi delle diverse tipologie di lavorazioni sulle macchine utensili ad asportazione di truciolo permette di comprendere meglio anche il ruolo di un fornitore di componenti di qualità come R+W nella realizzazione di questi sistemi per produrre.

di Stefano Vinto

Il settore delle macchine utensili sta conoscendo una fase molto positiva, con un 2017 che si è chiuso in crescita e ottime previsioni per il futuro. Il mercato richiede soluzioni che si conformino a standard normativi sempre più rigidi specie in materia di sicurezza. Torni, fresatrici, rettifiche & Co. stanno attraversano un periodo decisamente prospero: i dati di UCIMU-Sistemi per Produrre ci parlano di un fatturato 2017 di oltre 6 miliardi di euro, con una crescita rispetto all’anno procedente che supera il 10%. Le crescite non sono limitate al mercato interno – che pure riporta l’incremento percentuale più notevole, 16% –, ma evidenzia come anche le esportazioni procedono molto bene, con un incremento del 5,8% e con la Cina come principale importatore, seguito a ruota da Germania e Stati Uniti. Il piano nazionale Industria 4.0 ha certamente dato respiro al settore, mentre l’evolversi delle normative in materia di sicurezza ha imposto una crescente attenzione a questo aspetto.

In tale contesto, un’analisi delle diverse tipologie di lavorazioni consente di comprendere meglio il ruolo di un fornitore di componenti di qualità, qual è R+W (www.rw-giunti.it), nella realizzazione di questi macchinari.

Utensile da tornio per barenatura a taglio multiplo (Fonte https://www.walter-tools.com).

ADDIZIONE E SOTTRAZIONE

Se un grande interesse è suscitato dalle nuove tecnologie come le soluzioni di realtà virtuale, utili anche per studiare e ridurre le situazioni potenzialmente rischiose alle quali potrebbero trovarsi esposti operatori “reali”, o dalla manifattura con tecniche additive (stampa a 3D), il grosso del mercato rimane comunque appannaggio delle lavorazioni ad asportazione di truciolo.

Queste tipologie di lavorazioni possono determinare una determinata forma a un componente, o migliorarne tolleranza dimensionale e finitura superficiale, qualora provenga da precedenti operazioni. Si tratta di lavorazioni eseguibili in modalità sia singola sia realizzate tramite una combinazione di diversi processi. I vantaggi conseguenti all’impiego delle macchine ad asportazione di truciolo sono diversi: in primo luogo, la lavorazione è estremamente precisa. Ad esempio, i valori della rugosità media superficiale ottenibili con la tornitura possono essere valutati in 0,5-1 µm, mentre quelli realizzati con superfinitura, lappatura o tornitura al diamante esprimono un valore di 0,01 µm o poco superiore.

La lavorazione ad asportazione di truciolo è inoltre altamente flessibile. Nelle macchine utensili, la forma del prodotto finale viene predeterminata: perciò, una gamma di prodotti tra loro differenti può essere realizzata sulla stessa macchina utensile, ottenendo una gamma di forme e caratteristiche geometriche assolutamente arbitrarie.

Fresatrice-alesatrice Bragonzi 110 TC (Fonte http://www.bragonzi.it).

TIPOLOGIE DI LAVORAZIONI

I processi di lavorazione comunemente realizzabili tramite l’impiego delle macchine per asportazione di truciolo sono elencati di seguito. La tornitura consente di realizzare componenti cilindrici o comunque assialsimmetrici, mentre la barenatura è un processo di tornitura, a utensile singolo o multiplo, per la produzione di componenti internamente assialsimmetrici. L’alesatura è un processo di lavorazione che consente di aumentare il diametro di un foro e di migliorarne la rotondità e la finitura superficiale, mentre la foratura è un processo per la creazione di fori o l’incremento del diametro di fori preesistenti, tramite l’utilizzo di particolari configurazioni di trapano o perforatrice.

La fresatura è un processo di rimozione del materiale tramite un utensile rotante, che presenta bordi taglienti multipli, mentre la brocciatura è un processo di rimozione del materiale in cui la macchina (brocciatrice) realizza l’asportazione di truciolo tramite l’utilizzo di un utensile dalla forma gradatamente crescente (broccia). La maschiatura e/o filettatura sono processi di realizzazione di filettature interne o esterne, in cui viene utilizzato un utensile appuntito che si muove parallelamente all’asse del componente in lavorazione, anch’esso tenuto in rotazione.

Perforatrice DAMA DMD-1020 series (Fonte http://www.dama.com.tw).

La rettificatura è un processo di rimozione del materiale, realizzato tramite l’azione di un elevato numero di grani abrasivi tenuti insieme da un legante sul corpo dell’utensile (mola). I trucioli ottenuti sono di dimensioni molto piccole. La levigatura è invece un processo che utilizza un utensile a espansione (testa di levigatura), impiegato per la correzione delle distorsioni assiali e radiali causate da precedenti lavorazioni. La smussatura, infine, è un processo di rimozione di bordi frastagliati, che si determinano alla fine delle lavorazioni per deformazione plastica. Tali bordi frastagliati eccedono i limiti dimensionali del componente lavorato.

 

Particolare di una fresatrice orizzontale della serie NHX prodotta da DMG MORI (Fonte https://uk.dmgmori.com/).

REQUISITI GENERICI PER LA COSTRUZIONE DELLE MACCHINE

Le macchine utensili risentono per prime dei requisiti di progresso tecnologico, previsti nelle varie fasi di una determinata produzione. Tali requisiti determinano, come effetto primario, l’insorgenza delle seguenti problematiche: elevato grado di precisione sia geometrica sia cinematica, qualora la macchina sia sottoposta a carichi gravosi di tipo statico, dinamico e termico; conservazione della stabilità dei parametri di funzionamento; automazione; affidabilità; impatto ambientale.

Brocciatrice idraulica NARGESA BM25 (Fonte https://www.nargesa.com/it).

Le distorsioni causate dalla macchina utensile, che influiscono anche sulla precisione dell’esecuzione delle eventuali lavorazioni successive, sono direttamente influenzate dalle relazioni tra fattori di controllo statico, controllo dinamico e controllo termico, particolareggiati per un ben determinato tipo di macchina. Inoltre, la precisione richiesta per il prodotto lavorato, la qualità della finitura superficiale, la capacità produttiva stimata e la conseguente produttività effettiva, dipenderanno da tutte le caratteristiche appena citate.

Sulla base di queste osservazioni, assume quindi un ruolo fondamentale la scelta opportuna di tutti gli accoppiamenti cinematici, specie per quanto riguarda quelle applicazioni per cui l’alta velocità di esecuzione e la precisione sono fondamentali. È il caso, ad esempio, dell’ottenimento di gradi elevati di finitura superficiale nelle lavorazioni di alesatura.

 

Rettificatrice verticale DMG MORI CVG series (Fonte https://uk.dmgmori.com/).

TAGLIO SINGOLO, MULTIPLO O RETTIFICA

Un’ulteriore classificazione delle lavorazioni per asportazione di truciolo, di fondamentale importanza per la corretta scelta degli accoppiamenti cinematici nelle fasi di progettazione delle macchine utensili, è basata sulle modalità di taglio realizzate. Si distinguono così: processi di lavorazione a taglio singolo; processi di lavorazione a taglio multiplo; processi di rettifica.

Nel primo schema riportato nell’articolo vengono mostrate le caratteristiche geometriche dell’utensile di una macchina a taglio singolo. Nei processi di lavorazione a taglio multiplo, l’utensile consiste in una serie di due o più parti taglienti fissate a un corpo unico: nel secondo schema illustrato nell’articolo viene mostrata la differenza negli spostamenti relativi nei processi di fresatura di facce ed estremità.

Levigatrice verticale ROBBI YUM (Fonte http://rettificatrici-robbi.com/).

Le rettificatrici utilizzano invece ruote abrasive ad alta velocità, con lo scopo di rimuovere uno strato di materiale o di realizzare una determinata finitura superficiale. La principale differenza tra questo processo di lavorazione e quelli a taglio singolo e multiplo, risiede sia nella differenza delle dimensioni dei trucioli prodotti che nella coppia e nell’energia meccanica richiesta per realizzare il processo. Nell’ipotesi di una granulosità pressoché uniforme del materiale abrasivo, si può stimare uno spessore medio del truciolo variabile nell’intervallo 0,00025-0,025 mm. Risulta fondamentale la scelta opportuna di giunti e accoppiamenti che facciano fronte alle esigenze di alta velocità di rotazione dei corpi abrasivi, di limitazione delle coppie motrici e della loro attuazione pressoché impulsiva, di smorzamento delle vibrazioni e di compensazione dei disallineamenti tra gli alberi.

Grandezze caratteristiche di un utensile per macchina a taglio singolo.

IL RUOLO DEI FORNITORI DI COMPONENTI

Un’attività complessa come la progettazione nell’ambito delle macchine utensili per le lavorazioni ad asportazione di truciolo può trovare un valido supporto nei fornitori di componenti. È il caso di R+W, azienda leader nella produzione di giunti e alberi di trasmissione, in grado di mettere la propria esperienza a disposizione del progettista. Nel settore delle macchine utensili per le lavorazioni ad asportazione di truciolo, R+W fornisce una gamma completa di soluzioni per tutte le esigenze di trasmissione e limitazione della coppia, quali: giunti a soffietto metallico della serie BK, giunti a elastomero della serie EK, limitatori di coppia della serie SK e giunti con allunga della serie ZA-EZ.

Spostamenti relativi utensile-componente nella fresatura di faccia e in quella di estremità.

I giunti BK a soffietto metallico, precisi e senza gioco, sono molto apprezzati per il basso momento di inerzia, la totale assenza di necessità di manutenzione, la durata praticamente infinita e soprattutto la totale affidabilità. I giunti a elastomero della serie EK combinano elevata flessibilità e buona resistenza. Smorzano vibrazioni e impatti, compensando i disallineamenti degli alberi. Molti elementi condizionano la progettazione dei giunti a elastomero: da fattori quali il carico, l’avviamento e la temperatura dipende la durata dell’inserto. L’elemento elastomerico è disponibile in diverse durezze shore, per trovare sempre un compromesso adatto fra le proprietà di smorzamento, la rigidità torsionale e la correzione dei disallineamenti per la maggior parte delle applicazioni.

I giunti BK a soffietto metallico, precisi e senza gioco, sono molto apprezzati per il basso momento di inerzia, la totale assenza di necessità di manutenzione, la durata praticamente infinita e soprattutto la totale affidabilità.

I limitatori di coppia SK, assolutamente privi di gioco, permettono di proteggere il sistema motore in caso di sovraccarico, scollegandolo dalla parte condotta nel giro di pochi millisecondi. Estremamente precisi, trasmettono la coppia con gande accuratezza e intervengono solo in caso di effettiva necessità. Inoltre, consentono un riarmo semplice e rapido non appena viene rimossa la causa del sovraccarico.

I giunti con allunga della serie ZA-EZ sono ideali per collegamenti con grandi distanze assiali, eventualità spesso presente nelle macchine da imballaggio. Sono facili da montare e smontare senza che occorra muovere o allineare gli elementi da collegare. R+W ha in assortimento giunti con allunghe fino a 6 m, che non necessitano di supporto intermedio. Disponibili in versioni speciali per quanto riguarda materiali, tolleranze, dimensioni e prestazioni, i giunti con allunga R+W se ben dimensionati e montati correttamente non hanno alcuna necessità di manutenzione e una durata praticamente infinita.

R+W Italia si propone dunque sul mercato come partner ideale per la fornitura di giunti, alberi di trasmissione e limitatori di coppia standard e “speciali”, sviluppati su specifica richiesta del cliente con l’obiettivo di offrire il giunto corretto per ogni singola applicazione: l’ampia gamma di prodotti comprende soluzioni per tutte le esigenze. Per una consulenza personalizzata, è possibile contattare R+W telefonicamente allo 0226264163, via mail presso info@rw-italia.it), tramite webchat disponibile sul sito www.rw-giunti.it o con i canali social dell’azienda: potrete contare su #progettiSicuri con R+W! ©tecnelab

I limitatori di coppia SK, assolutamente privi di gioco, permettono di proteggere il sistema motore in caso di sovraccarico, scollegandolo dalla parte condotta nel giro di pochi millisecondi.



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