PwC riporta che le aziende devono monitorare e ottimizzare i loro processi per renderli il più possibile efficienti, con conseguenti vantaggi per i cicli di sviluppo dei prodotti.
“Dovremmo stabilire le priorità non sulla base della redditività dei progetti”, scrive l’autore campione di vendite sullo sviluppo dei prodotti Donald G. Reinertsen, “quanto su come eventuali ritardi si ripercuotano sul profitto”. I produttori devono accelerare i cicli di sviluppo dei loro prodotti per soddisfare esigenze di mercato che cambiano in modo sempre più repentino. Al tempo stesso, devono mettere in conto la perdita di centinaia di ore di lavoro a causa dei fermi macchina e di inutili cambi utensile.
Nel presente articolo, Staffan Lundström, Product Manager and Application Specialist for Turning presso Sandvik Coromant, azienda specializzata in utensili da taglio, spiega come l’innovativa tornitura lungo l’asse Y possa contribuire a ovviare a tali ritardi e accelerare la produzione.
I requisiti richiesti ai produttori possono essere riassunti come segue: “fornire articoli innovativi e di alta qualità, con maggior rapidità e a tempi ridotti”. Si aggiungano a questi le iniziative in materia di sostenibilità e risulterà evidente che i produttori, in tutti i settori, devono mettere in atto strategie globali per superare tali ostacoli e restare competitivi.
Ma cosa comporta una “strategia globale” nelle officine meccaniche? Le soluzioni per fronteggiare l’aumento dei prezzi di energia e materie prime suggerite nello studio di PwC Achieving excellence in production and supply prevedono il monitoraggio e l’ottimizzazione dei processi da parte delle aziende, in modo da massimizzare il più possibile l’efficienza.
Lavorazione on demand
Ciò significa anche che i produttori devono accelerare i cicli di sviluppo dei loro prodotti, per soddisfare standard sempre più variabili in termini di prestazioni e sicurezza. Un approccio a queste problematiche consiste nella lavorazione on-demand, in cui i produttori forniscono precisamente quanto richiesto dal cliente, in una determinata quantità e per particolari specifiche di lavorazione.
La lavorazione on-demand è resa possibile dalle più recenti tecnologie di produzione additiva (AM), come la stampa 3D, che velocizza sia i processi di lavorazione che di prototipazione. In altri casi, i produttori possono ricorrere all’intelligenza artificiale (AI) e ai concetti di Industry 4.0 per ottimizzare i propri processi.
Lavorazione CNC
Queste tecnologie offrono evidenti vantaggi; tuttavia, non si dovrebbero trascurare gli ultimi innovativi sviluppi registrati nella lavorazione CNC. Anche quei concetti produttivi che, a una prima occhiata, sembrano obsoleti e vecchi di decenni possono migliorare enormemente i cicli di sviluppo dei prodotti: si possono apportare modifiche all’angolo al quale il pezzo viene tagliato da un inserto, su come l’utensile stesso si muove (cambi di direzione più rapidi, per esempio) e sulle caratteristiche prestazionali di utensili progettati con una maggiore resistenza all’usura, oppure per migliorare la sicurezza dei processi.
Ad un tratto, ciò che sembrava appartenere al passato risulta di gran lunga più sofisticato di quanto si pensasse. Approcci di questo tipo vanno di pari passo con la continua evoluzione dei software di produzione assistita da computer (CAM), grazie ai quali è possibile realizzare forme più complesse e innovative senza sacrificare la qualità del prodotto, con una velocizzazione complessiva dei relativi cicli di sviluppo. Ma passiamo a una disamina più dettagliata.
Percorsi utensile
I software CAM sono in grado di comunicare con le macchine, dando loro istruzioni su come realizzare un prodotto, generando percorsi utensile. Per esempio, un fattore correlato con una lavorazione più efficiente è l’angolo di registrazione al quale l’utensile da taglio interagisce con il pezzo: un valore angolare troppo elevato determina taglienti deboli e conseguenti rotture. Per contro, un angolo troppo piccolo determina sfregamenti dell’utensile ad avanzamenti elevati, causando rapidi accumuli di calore e guasti all’utensile.
Grazie ai software CAM, si possono eseguire programmazioni affinché l’utensile da taglio interagisca con il pezzo al miglior angolo di registrazione possibile, mantenendolo uniforme per un controllo truciolo ancora più efficiente. I software possono ottimizzare il momento in cui l’utensile taglia il pezzo o si ritira da questo, prima di spostarsi rapidamente e in tutta sicurezza al punto successivo e ripetere il processo.
Oltre il CAM
Tuttavia, i software CAM da soli non possono aiutare i produttori a soddisfare le richieste di lavorazione per forme più complesse e innovative. I requisiti espressi dai clienti di Sandvik Coromant - officine meccaniche nel settore automobilistico, aerospaziale, di meccanica generale e altri ancora - richiedono una maggiore efficienza nel taglio dei metalli e una prevedibilità superiore nei processi di lavorazione. Più semplicemente, vogliono aumentare la loro capacità produttiva senza che la qualità dei componenti abbia a risentirne.
Un altro importante requisito è il maggiore utilizzo delle macchine. Secondo Forbes, un produttore medio affronta 800 ore di fermo macchina all’anno, vale a dire più di 15 ore a settimana, il che è inaccettabile considerando la velocità alla quale si evolvono attualmente i requisiti di mercato. Anche i cambi utensile rappresentano una perdita di tempo: sapevate che un’operazione di cambio dell’utensile da taglio può richiedere fino a 20 secondi?
Un unico utensile
Sono questi i motivi per cui Sandvik Coromant ha cercato di sviluppare una soluzione che consentisse di lavorare svariate caratteristiche con un unico utensile. Era essenziale mettere a punto metodi che garantissero forze di taglio dirette nel portautensili, in modo da aumentare la stabilità dei processi, con un angolo di registrazione fisso e costante, per un netto miglioramento del controllo truciolo: il risultato è la tornitura lungo l’asse Y.
Forme complesse
Ma come funziona la tornitura lungo l’asse Y? Come il nome suggerisce, questo nuovo metodo utilizza l’asse Y, mentre durante la lavorazione vengono utilizzati simultaneamente tutti e tre gli assi. L’utensile ruota intorno al proprio centro, l’inserto viene posizionato per la lavorazione sul piano Y-Z e l’asse del mandrino di fresatura esegue l’interpolazione durante la tornitura. In questo modo, è possibile lavorare forme complesse con un unico utensile.
La tornitura lungo l’asse Y offre numerosi vantaggi. La possibilità di lavorare più caratteristiche con un unico utensile riduce il tempo ciclo. Inoltre, il non dover cambiare utensile riduce al minimo il rischio di “punti di fusione”, vale a dire irregolarità tra superfici lavorate adiacenti.
Grazie alla tornitura lungo l’asse Y, è possibile influenzare le forze di taglio dirette nell’utensile, che si ripercuotono immediatamente sulla stabilità di lavorazione. Ciò riduce anche le vibrazioni tra l’utensile e il pezzo in lavorazione, causa di imperfezioni sulla superficie del prodotto, e consente una capacità produttiva e una sicurezza di processo superiori. Al contempo, un angolo di registrazione costante migliora notevolmente il controllo truciolo, in modo da evitare più facilmente eventuali intasamenti da truciolo.
Inoltre, gli inserti raschianti possono essere mantenuti perpendicolari alla superficie e su una superficie rastremata. Gli inserti raschianti sono studiati con un tagliente raschiante situato nel punto in cui il tagliente diritto incontra il raggio di punta. Rispetto ai rompitrucioli convenzionali, la finitura superficiale non si deteriora, neanche al doppio della velocità di avanzamento. Una lavorazione ad avanzamenti elevati migliora l’efficienza del taglio, oltre a contribuire alla qualità del prodotto.
Per di più, Sandvik Coromant ha sviluppato due nuovi utensili pensati per supportare la tornitura lungo l’asse Y. La nuova variante CoroTurn® Prime è adatta ad alberi, flange e componenti con scarichi. È stato inoltre introdotto il twin-tool CoroPlex® YT, dotato di inserti di profilatura CoroTurn® TR e con un migliore utilizzo a un angolo di registrazione tra 60 e 90?, per lavorazioni più efficienti e produttive. Infine, gli inserti rotondi CoroTurn® 107, con interfaccia a binario, possono essere utilizzati vantaggiosamente per componenti che presentano tasche e cavità.
Oltre alla possibilità di lavorare diverse caratteristiche con un unico utensile, per tempi di cambio utensile significativamente ridotti, l’usura degli inserti è uniformemente distribuita e ciò aumenta la durata utensile. Inoltre, le forze di taglio vengono dirette nel portautensili, fornendo una maggiore stabilità di processo. Il metodo di tornitura lungo l’asse Y è infine particolarmente adatto a macchine multitasking.
Software CAM
Negli ultimi anni si sono registrati sviluppi ragguardevoli nel campo della tornitura, con innovazioni come il metodo di lavorazione PrimeTurning™ in tutte le direzioni di Sandvik Coromant, per tornitura non lineare e tornitura ad interpolazione. Tali progressi, insieme alle sempre migliori capacità delle macchine moderne e dei software CAM, hanno aperto la strada al nuovo metodo di tornitura lungo l’asse Y.
Infatti, la tornitura PrimeTurning™ e lungo l’asse Y sono pienamente supportate nel software GibbsCAM 2023 utilizzato per programmare, simulare e controllare qualsiasi macchina CNC. In combinazione con GibbsCAM, è evidente che il metodo PrimeTurning™ può ridurre i tempi ciclo fino al 50% e aumentare la durata dell’inserto fino al 500%.
PrimeTurning™ di Sandvik Coromant adatta la velocità di avanzamento per gestire lo spessore truciolo in modo uniforme, il che rappresenta la soluzione ideale per ambienti automatici e ad alti volumi, come nella produzione 24/7 o non presidiata.
Ora, guardando avanti, Sandvik Coromant anticipa la combinazione del metodo di tornitura PrimeTurning™ o non lineare con quello lungo l’asse Y, per portare la produttività delle officine a un livello ancora superiore. Con questo metodo, e parafrasando Reinertsen nel suo libro The Principles of Product Development Flow: Second Generation Lean Product Development, le officine meccaniche possono stabilire le priorità e ovviare ai ritardi che compromettono il profitto. Così facendo, possono accelerare anche i cicli di sviluppo dei loro prodotti.
Per saperne di più sulle soluzioni di Sandvik Coromant per la tornitura lungo l’asse Y, visitate il sito web.
La tornitura lungo l’asse Y offre numerosi vantaggi, tra cui la possibilità di lavorare svariate caratteristiche con un unico utensile, riducendo il tempo ciclo.