Grazie alla sua struttura modulare e al meccanismo antivibrante integrato, il sistema Smart Damper consente di eseguire fori anche profondi con la massima precisione.
Le vibrazioni influenzano negativamente la qualità delle lavorazioni meccaniche di precisione, riducendo velocità di taglio e avanzamento, diminuendo la durata utensili e compromettendo la finitura superficiale. La soluzione di BIG KAISER.
di Luigi Ortese
Quello delle vibrazioni è un problema fastidioso e dispendioso, per il quale i costruttori di macchine e di utensili mettono in campo diverse soluzioni – dall’impiego di rivestimenti in turcite, che resistono meglio delle guide lineari e delle basi in ghisa delle macchine, ai mandrini più corti e più compatti, dai cuscinetti ibridi di precisione ai mandrini bilanciati dinamicamente – che hanno come obiettivo la prevenzione delle vibrazioni. Purtroppo, però, si tratta di un problema difficilmente eliminabile all’origine. La strategia più conveniente per affrontarle è conoscerne le cause e tenerle sotto controllo.
I cambi di direzione e i continui arresti e riprese della lavorazione provocano una deviazione dell’utensile che va a impattare i momenti iniziali del taglio. L’impiego di utensili non perfettamente bilanciati produce risonanza e dà adito a forze divergenti. Occorre poi tenere presente l’eventualità di una certa instabilità del processo stesso di taglio, di frizioni, o dell’accumulo di tensioni nella struttura della macchina.
“Queste sono solo alcune delle cause delle vibrazioni”, spiega Giampaolo Roccatello, Chief Sales & Marketing Officer Europe di BIG KAISER. “Ciò si traduce in superfici di qualità inadeguata, pezzi compromessi e ritardi nell’esecuzione, con conseguente danno economico. Un bel problema, che però, per fortuna, ha una soluzione”.
Il sistema modulare CK/CKB di BIG KAISER è compatibile con la maggior parte degli attacchi e permette una versatilità nelle lunghezze di combinazione degli utensili fino 10 volte il diametro.
DALLA PARTE DEGLI UTILIZZATORI
Dal 1948, anno della sua fondazione in Svizzera, BIG KAISER ha progettato e prodotto utensili sofisticati e all’avanguardia per lavorazioni meccaniche di elevata precisione. Soluzioni tecnologicamente avanzate, che mettono le esigenze del cliente sempre al centro. “Ogni utilizzatore è diverso e ha necessità peculiari, che prontamente ascoltiamo e traduciamo in utensili e mandrini idonei a soddisfare i requisiti più stringenti e le lavorazioni più impegnative”, prosegue Roccatello.
“Quella delle vibrazioni è una delle problematiche più diffuse e sentite, che genera frustrazione e che non è sempre di facile risoluzione”. Quando è necessario lavorare materiali ostici, come l’Inconel o l’acciaio inox, oppure eseguire fori profondi con tolleranze strettissime, le vibrazioni sono sempre in agguato.
Anche nella spianatura Smart Damper assicura elevata asportazione di metallo e qualità in assenza di vibrazioni.
RIGIDITÀ ASSICURATA
BIG KAISER è parte del Gruppo BIG Daishowa, e l’azienda nipponica produce l’originale sistema mandrini BIG-PLUS®, “l’unico sistema portautensili a doppio contatto simultaneo cono/flangia al mondo che assicura la massima rigidità nel contatto tra il mandrino macchina e l’utensile. Si tratta di un’interfaccia diffusa che è diventata uno standard di fatto, impiegata da più di 200 costruttori di macchine, e che permette di affrontare con successo il problema delle sollecitazioni meccaniche che provocano le vibrazioni”, chiarisce Roccatello.
Giampaolo Roccatello, Chief Sales & Marketing Officer Europe di BIG KAISER.
ATTENZIONE ALLA FORATURA PROFONDA
Altro problema che sollecita particolarmente i costruttori di stampi e le fabbriche che producono pezzi destinati all’industria automobilistica, aerospaziale e all’Oil & Gas è quello delle lunghe sporgenze, ovvero il rapporto tra lunghezza e diametro dell’utensile. È sempre consigliabile utilizzare il diametro più grande possibile alla lunghezza minima, l’attrezzatura più leggera e il raggio di inserto più piccolo. “Ma quando ci si trova di fronte a requisiti piuttosto impegnativi, le configurazioni ideali non sempre sono fattibili”, fa notare Roccatello. “In queste situazioni, una volta che gli utensili si estendono oltre quattro volte il diametro, la deflessione inizia a moltiplicarsi a ritmi notevoli, anche con forze di taglio costanti”.
Detto questo, il passaggio a utensili con caratteristiche di smorzamento si rivela spesso un’opzione ragionevole.
I test condotti con strumentazione di misura hanno dimostrato l’assoluta affidabilità del sistema Smart Damper nel sopprimere efficacemente le vibrazioni.
UN SISTEMA MODULARE PERFORMANTE E VERSATILE
BIG KAISER ha sviluppato una gamma di utensili modulari con un meccanismo antivibrante integrato. Del sistema Smart Damper fanno parte testine di taglio, portautensili, barre e prolunghe, dedicati tutti alle lavorazioni di barenatura, fresatura e tornitura, con diametri che vanno da 20 a 203 mm. “Si tratta di un’offerta completa e versatile che copre diverse tipologie di lavorazione, e che permette agli utilizzatori di approfittare dei vantaggi di una soluzione antivibrante senza dover necessariamente stravolgere gli assetti delle officine, oppure incidere pesantemente sul budget”, spiega Roccatello.
Gli utensili possono infatti combinarsi e integrarsi tra loro per coprire diverse esigenze di lavorazione, consentendo anche di risparmiare spazio. Essendo fondamentale avere gli elementi di smorzamento il più vicino possibile al taglio, Smart Damper presenta un design modulare. Ciò consente di adattare una serie di articoli standard per creare utensili “personalizzati” che si estendono per oltre 400 mm per mantenere lo smorzamento più vicino all’utensile e gestire le vibrazioni in configurazioni con sporgenze lunghe. “Sono gli utensili ad adattarsi all’applicazione, e non viceversa”, sottolinea Roccatello. E questo vale tanto per i centri di lavoro verticali, che per i torni.
BIG KAISER sviluppa internamente tutti i suoi prodotti, appoggiandosi al reparto R&D anche per la realizzazione di componenti elettrici
MECCANISMO ANTIVIBRANTE BREVETTATO
Il meccanismo di smorzamento attivo delle vibrazioni è brevettato. All’interno degli utensili sono presenti ammortizzatori realizzati con un polimero speciale; quando l’utensile vibra, i pesi metallici e gli ammortizzatori generano un attrito, compensano le vibrazioni modificando la loro posizione, e ogni componente è libero di muoversi in maniera indipendente, senza l’utilizzo di lubrificanti. Il meccanismo antivibrante contrasta le vibrazioni attraverso un’azione di attrito ad alta risonanza, in modo da ridurre gli effetti dovuti a oscillazioni elevate, assorbire le vibrazioni in modo efficace e assicurare una precisione garantita a 2 µm nella lavorazione di qualsiasi tipo di materiale, anche i più impegnativi. “Grazie alla combinazione della tecnologia a elevata precisione delle nostre teste con il meccanismo di smorzamento delle vibrazioni, è possibile spingersi nella barenatura di fori fino a 10 volte il diametro, aumentando la produttività da 6 a 7 volte”, afferma Roccatello.
La sede di BIG KAISER si trova in Svizzera, a Ruemlang.
Per settori dove la produttività richiesta è a livelli molto competitivi, come l’Automotive, il fatto di poter ridurre di sei volte il tempo necessario a effettuare una lavorazione senza difetti rappresenta un vero e proprio game-changer. Lavorazioni più veloci, ma senza scendere a compromessi con la finitura di precisione: “Smart Damper assicura un’impareggiabile qualità superficiale con 1,6 Ra, e inferiore, a volte eliminando il passaggio in rettifica”, continua Roccatello.
Le teste e le barre monoblocco Smart Damper sono provviste di display digitale, che semplifica la regolazione degli utensili riducendo il rischio di errore e contribuendo a far risparmiare tempo, oltre a rendere superfluo l’utilizzo di una macchina per il presetting. Tutti gli utensili BIG KAISER sono compatibili anche con le corrispettive versioni analogiche, il che significa che non è necessario convertire l’intero sistema modulare alla versione digitale, ma è possibile seguire una logica mix & match.
Il sistema Smart Damper è provvisto di un meccanismo interno brevettato di smorzamento delle vibrazioni. Il design delle teste riduce inoltre la distanza tra il meccanismo antivibrante e il tagliente.
GAMMA COMPLETA PER TUTTE LE LAVORAZIONI
Nel corso degli anni, BIG KAISER ha regolarmente ampliato la propria linea Smart Damper così da soddisfare le diverse esigenze dei clienti. Dopo l’iniziale sistema modulare per alesatura e fresatura, sono state aggiunte le varianti monoblocco per barenatura di precisione e sgrossatura, per tornitura e con attacco a manicotto.
Le ultime aggiunte sono le testine CK1 e CK2, che vanno ad ampliare la gamma monoblocco Smart Damper per barenatura di precisione, e coprono i diametri da 20 mm a 36 mm con CK1, e da 25 mm a 47 mm con CK2. Normalmente questi diametri verrebbero lavorati utilizzando una barra in carburo di lunghezza extra in condizioni molto conservative. Con le testine Smart Damper sono invece possibili lavorazioni più spinte, dove l’estensione della barra in carburo si combina con i nuovi tipi di monoblocco. Per esempio, una barra di carburo di 220 mm combinata con la testina Smart Damper CK2-EWN-25DP-125 può realizzare un alesaggio L/D11 (materiale GGG50, proiezione 380 mm, VC 300 m/min, f 0,06 mm/rev, DOC 0,2 mm/φ) su un centro di lavoro orizzontale con cono 50. Per i nuovi modelli sono disponibili anche l’adduzione del refrigerante dal centro e la barenatura in tiro.
“Smart Damper è un sistema davvero completo che permette alle aziende di risolvere una volta per tutte un problema insidioso come quello delle vibrazioni. L’esecuzione di fori profondi è spesso uno degli ultimi passaggi nella lavorazione di un pezzo, se il materiale è costoso e le ore di lavoro impiegate sono state parecchie, bisogna fare di tutto per non mettere a repentaglio l’intero processo e rischiare di rovinare il pezzo a causa delle vibrazioni. Con Smart Damper il successo è garantito”, conclude Roccatello. ©TECN’È
Smart Damper è un sistema completo per la soppressione delle vibrazioni per le lavorazioni di sgrossatura, finitura, fresatura, tornitura e barenatura