Le moderne macchine utensili e le fabbriche del futuro necessitano di “menti pensanti” che assicurino una perfetta gestione e l’adeguata produttività.
Fagor, FANUC, HEIDENHAIN, Mitsubishi Electric e Siemens illustrano, con esempi di ultima generazione, come le performance delle macchine utensili non possano prescindere dall’intelligenza a loro applicata: in scena i CNC.
di Giuseppe Costa
Le performance delle macchine utensili di ultima generazione non possono prescindere dall’intelligenza a loro applicata: nel tempo essa cresce, muta e diventa sempre più simbolo della qualità e dell’innovazione di chi progetta e produce sistemi per produrre evoluti. Un’intelligenza che è ben racchiusa nei CNC delle macchine.
Un CNC, Controllo Numerico Computerizzato, che “ben pensa” consente agli operatori delle macchine utensili di ultima generazione di lavorare in completa autonomia e sicurezza, garantendo le giuste doti di affidabilità, flessibilità, precisione e versatilità ai sistemi che governa. Non solo, un CNC assicura il controllo totale del processo in atto e consente di tracciare in modo indelebile il domani delle imprese, dialogando con le altre macchine o coi sistemi che animano le fabbriche e consentendo, via rete industriale, la gestione e la visibilità di tutti i dati e le informazioni per una corretta gestione delle macchine stesse e dei processi di lavorazione. Hardware e software si fondono in un insieme che rende i controlli numerici computerizzati vere e proprie “menti pensanti” che equipaggiano sempre più spesso soluzioni progettate e prodotte per operare senza presidio: ecco perché un CNC “intelligente” è fondamentale per garantire la qualità la tracciabilità del lavoro. Oggi, accanto ai sofisticati, ma semplici e facilmente programmabili CNC, caratterizzati anche da un design funzionale e finalizzato all’aspetto ergonomico, ma anche estetico, giocano un ruolo decisivo anche innumerevoli programmi e App dedicate che rendono i modelli personalizzabili, adattabili alle più diversificate esigenze, e sempre più intelligenti e friendly. Impossibile, dunque, nell’acquisto di un sistema per produrre, non tener conto di quanto il mercato propone per il “governo” della macchina su cui investire o della linea produttiva in cui questa andrà inserita: il sistema di controllo è fondamentale e la scelta della soluzione finale non può prescindere dall’ “intelligenza” che dovrà essere adattabile alle proprie esigenze. Non c’è solo un problema di prezzo – forse non c’è mai stato – ma di valutazione prezzo/prestazioni! La necessità di dare un “pensiero sempre più evoluto” alle macchine e degli impianti del futuro rimane, d’altro canto, la scommessa vincente per chi idea, progetta e produce i moderni CNC. I cinque esempi raccontati sul numero di TECN’È di settembre 2022 e qui riproposti mostrano l’evoluzione in atto e consentono un approccio pratico al mondo del controllo numerico computerizzato. Per eventuali approfondimenti ogni impresa segnalata dispone di un proprio Service dedicato a cui far riferimento.
PROGRAMMAZIONE FACILE
Semplificare l’attività del cliente è l’obiettivo primario di Fagor, che ha sviluppato i propri CNC per facilitare la programmazione di macchine molto complesse.
La scalabilità dei CNC Fagor permette di gestire dalla macchina più semplice fino alle personalizzazioni complesse, così come di governare macchine con prestazioni differenti tra loro, grazie alla stessa semplicità di programmazione. Peculiarità dei CNC Fagor sono le varie soluzioni per la programmazione che può avvenire a bordo macchina, conversazionale, ISO o tramite file esterno elaborato da un CAM. Il tutto con una potenza di calcolo scalabile. CN semplici nell’utilizzo, dunque, ma ad alto contenuto tecnologico. Ne è un esempio la famiglia 8065 Power Elite, uno dei fiori all’occhiello di Fagor Automation. Si tratta di una piattaforma hardware dalle prestazioni elevate, con sistema quad core e bus di comunicazione Sercos III (Ethernet). Il tutto si abbina alla piattaforma per l’automazione CNC Quercus che lavora in accoppiata con la piattaforma del controllo numerico Elite. Questo rappresenta la punta di diamante della tecnologia Fagor, con la quale è possibile raggiungere prestazioni elevate in qualsiasi tipologia di macchina.
La piattaforma per l’automazione CNC Quercus di Fagor lavora in accoppiata con la piattaforma del controllo numerico Elite.
Se i controlli hanno il compito di dire alla macchina come muoversi, a permettere i movimenti degli assi sono gli azionamenti. Qui entra in gioco Quercus, la piattaforma sviluppata da Fagor Automation che garantisce prestazioni elevate con ottime performance sull’anello di velocità e di corrente (max 300 A); in aggiunta dispone della soluzione biasse. Inoltre, sfrutta il protocollo di comunicazione Sercos III, che rende il sistema di semplice cablaggio plug & play e incrementa la sicurezza nella comunicazione con un link CNC/azionamento a 100 MBd. Quercus adotta un’elettronica di potenza in grado di governare motori mandrino da 3 fino a 130 kW, con soluzioni modulari. Potente e versatile, Quercus offre la possibilità di azionare anche motori lineari, motori mandrino e assi con elevate potenze. Il terzo pilastro del successo di Fagor è la divisione ottica che ha realizzato il sistema di misura serie 3, una soluzione performante in termini di precisione e ripetibilità, che porta con sé molteplici brevetti, tra cui 3Statech. Inoltre, anche il protocollo di comunicazione è più sicuro: il sistema Functional Safety per Siemens®, ad esempio, garantisce la ridondanza della lettura. I prodotti Fagor, essendo scalabili, permettono di retrofittare sia macchine complesse (usando per esempio la soluzione 8065) sia macchine semplici (soluzione 8058), prestando sempre attenzione al rapporto qualità/prezzo.
Un pilastro del successo di Fagor è la divisione ottica, che ha realizzato il nuovo sistema di misura serie 3.
FUNZIONALITÀ INTELLIGENTI
Grazie a nuove innovazioni, i controlli numerici FANUC si dimostrano la scelta ideale per tutte le applicazioni di tornitura e fresatura.
La più ampia gamma di sistemi CNC del settore, e oltre 5 milioni di unità prodotte, consentono a FANUC di offrire soluzioni in grado di soddisfare qualsiasi esigenza. Rapidi da programmare e facili da utilizzare, garantiscono massima qualità e tempi di ciclo brevi a fronte di un’affidabilità del 99,9%. Accanto alla serie di CNC per applicazioni standard di fresatura, tornitura, rettifica e punzonatura 0i-F Plus, FANUC offre le serie 30i/31i/32i-B Plus per lavorazioni multiasse e multiprocesso, che richiedono un controllo avanzato con prestazioni elevatissime. La semplicità d’uso rimane un principio cardine della serie Plus. Grazie all’intelligenza artificiale, i CNC FANUC si completano di diverse funzioni che rendono più efficienti i processi, assicurano risparmio di tempo, aumentano la qualità delle lavorazioni e introducono un approccio smart al condition monitoring e al rispetto dei KPI.
La serie di CNC FANUC Plus unisce la massima affidabilità con prestazioni elevate e funzioni smart per tutti i tipi di applicazione.
La funzione rompitruciolo Servo Learning Oscillation è una delle novità dell’AI dedicate al taglio di alta precisione. Le normative sull’ambiente richiedono l’impiego di materiali che utilizzino un apporto sempre più trascurabile di piombo: di conseguenza, i materiali sono più duri e difficili da lavorare. In macchina, ciò si traduce in un aumento delle dimensioni e nel relativo aggrovigliamento dei trucioli, che vanno rimossi manualmente, arrestando continuamente il processo e influendo sulla qualità del pezzo finito, oltre a porre problemi di smaltimento e costi per diminuirne il volume. È quindi necessario implementare nuove tecnologie per aumentare la sostenibilità. La funzione SLO permette di eseguire il taglio oscillante nelle applicazioni di tornitura e foratura, consentendo all’utensile di oscillare lungo la direzione di taglio e quindi di rompere i trucioli e facilitarne l’evacuazione, con vantaggi in termini di tempo, qualità e sostenibilità del processo.
Altre funzioni intelligenti sono Orbit Cut, che consente la tornitura su centri di lavoro mediante il controllo sincrono della rotazione dell’asse C mandrino e del movimento interpolato circolare degli assi X, Y, Tool Posture Turning, che risolve il problema delle vibrazioni nei processi di tornitura, e AI Servo Tuning, che grazie al machine learning aiuta a ottenere una taratura ottimale dei motori FANUC, permettendo una più veloce messa in servizio della macchina ed eliminando le vibrazioni a bassa frequenza per mezzo di un controllo sofisticato dell’avanzamento. Da non trascurare il servizio di assistenza presente in 109 Paesi, con un tempo di risposta entro le 24 ore e una disponibilità di ricambi e manutenzione per l’intero ciclo di vita del prodotto (fino a 30 anni).
L’interfaccia iHMI dei controlli FANUC Plus assicura il massimo supporto all’operatore con una grafica di immediata comprensione e diversi strumenti per un utilizzo intuitivo.
MONITORAGGIO COMPLETO
TNC7 di HEIDENHAIN offre una straordinaria esperienza di utilizzo e apre all’operatore possibilità completamente nuove in officina.
L’utilizzo semplice e intuitivo, e il perfetto supporto grazie alla riproduzione virtuale di pezzo e area di lavoro, sono solo un esempio della nuova esperienza che il TNC7 di HEIDENHAIN apre agli operatori. TNC7 offre anche tecnologie di lavorazione e strategie di asportazione all’avanguardia, e funzioni efficienti per processi sicuri e ottimizzati. Convince con soluzioni raffinate e mirate per le attività quotidiane, combinando le note funzioni di Klartext con feature progettate ex novo come la programmazione grafica. Non solo, definisce il design delle future generazioni di CNC HEIDENHAIN. Accanto a componenti hardware di pregio, TNC7 assicura un’interfaccia utente futuristica e personalizzabile alle esigenze di ogni operatore. Anche la concezione di programmazione è completamente riprogettata. Creazione del programma, attrezzaggio o misurazione del pezzo finito: TNC7 supporta l’operatore in qualsiasi attività, e, con un pacchetto di funzioni molto ampio offre massima flessibilità di lavorazione. L’interfaccia utente è stata progettata per supportare al meglio l’operatore e per raggiungere il migliore risultato possibile: è personalizzabile la configurazione dell’intera videata e tutte le informazioni e funzioni sono sempre disponibili dove richiesto. L’interfaccia utente a maschere con guida a dialogo offre comfort di comando e un orientamento ottimale, consentendo un utilizzo preciso e fluido sul touchscreen. Grazie alla dinamica di comando elevata, TNC7 reagisce senza ritardo alle istruzioni.
TNC7 di HEIDENHAIN è stato progettato ex novo, con hardware ad alte prestazioni e schermo antiriflesso Full HD da 24”.
Il monitoraggio dei componenti TNC è la “cassetta degli attrezzi” che consente ai costruttori di macchine estese funzioni di gestione. Durante la lavorazione, il monitoraggio dei componenti protegge, ad esempio, i cuscinetti mandrino da sovraccarichi o rileva l’usura crescente di componenti nella catena cinematica. Fornisce, inoltre, dati utili sulla sollecitazione macchina per pianificare le attività di manutenzione nell’ambito della predictive maintenance e per l’analisi della capacità di processo. La macchina, ad esempio, può rilevare automaticamente e visualizzare l’usura dei cuscinetti mandrino o segnalare il sovraccarico dello stesso. Anche il nuovo monitoraggio dei processi TNC integrato rileva anomalie di processo sulla base di scostamenti rispetto a una lavorazione di riferimento: l’utente monitora con la sintassi Klartext e l’intuitiva interfaccia. Il monitoraggio non prevede sensori aggiuntivi e assicura una qualità di processo garantita; sensori ad alta risoluzione, quali ERM 6000 Dplus, migliorano il monitoraggio in applicazioni particolarmente esigenti. Ciò consente un pratico controllo del risultato di processo e la garanzia di produttività con ampie possibilità di reazione come la sostituzione di un utensile gemello.
Il monitoraggio completamente integrato dei componenti TNC e dei processi non utilizza sensori aggiuntivi, rileva con affidabilità scostamenti dalla lavorazione di riferimento e assicura una qualità di processo garantita.
MASSIMA ACCESSIBILITÀ
I CNC M8V di Mitsubishi Electric rappresentano lo stato dell’arte: assicurano performance eccellenti, configurazione facile e intuitiva e massima accessibilità.
I nuovi controller per lavorazioni CNC M8V di Mitsubishi Electric (www.it.mitsubishielectric.com) forniscono prestazioni all’avanguardia combinate con un’infrastruttura intuitiva e di facile utilizzo. Inoltre, rappresentano l’evoluzione della tecnologia CNC in ottica Industry 4.0, poiché dispongono di WiFi integrato e sono stati sviluppati per supportare le strategie mirate alla trasformazione digitale e abilitare le applicazioni di smart manufacturing. La nuova serie M8V offre capacità impareggiabili in termini di precisione e velocità. La combinazione tra la CPU dedicata, l’innovativa tecnologia di controllo OMR-CC e il controllo automatico del carico di taglio aiuta le aziende a minimizzare i tempi di lavorazione, beneficiando di una grande accuratezza. Queste caratteristiche consentono, infatti, di dar vita a prodotti di alta qualità, riducendo i tempi di ciclo almeno dell’11% rispetto ai modelli precedenti, abbassando, inoltre, gli errori di percorso del 15%. Le applicazioni di lavorazione dei metalli possono poi beneficiare di un elevato numero di assi per i centri di lavorazione e i sistemi di tornitura, nonché di capacità d’elaborazione dei segmenti fini raddoppiate, che possono arrivare a 540 chilo-blocchi al minuto.
I CNC della serie M8V di Mitsubishi Electric sono i primi a incorporare il WiFi e offrono prestazioni all’avanguardia combinate con un’infrastruttura intuitiva e di facile utilizzo.
Grazie al collegamento diretto alle reti WLAN, la serie M8V è un fattore abilitante chiave per ambienti IIoT, Industrial Internet of Things, mirati alla produzione “smart” basata sui dati. Grazie a un design originale, che garantisce l’immunità dai disturbi sulla rete, gli utenti possono azionare e monitorare le macchine utensili CNC con affidabilità e in sicurezza, ovunque e in qualsiasi momento, tramite dispositivi connessi come i tablet. Il cuore di questa nuova serie di controller CNC è anche la facilità d’uso. L’interfaccia con pannello interattivo supporta i gesti multitouch a quattro punti di contatto, offrendo all’utente un’esperienza d’uso analoga all’impiego di uno smartphone. Grazie al design intuitivo, gli utenti possono controllare e monitorare con facilità i parametri chiave di processo. Infine, la programmazione è semplificata e razionalizzata grazie alla procedura guidata Job Lathe che indirizza gli utenti all’installazione e alla configurazione. L’interazione con il controller è quindi estremamente semplice, anche per il personale privo di competenze in G-code. I controlli numerici della serie M8V integrano anche la funzione DRC, Direct Robot Control, che consente agli operatori di macchine utensili di programmare rapidamente i robot direttamente dal pannello CNC, senza competenze specialistiche.
La funzione DRC, Direct Robot Control, consente agli operatori di macchine utensili di programmare rapidamente i robot direttamente dal pannello CNC, senza competenze specialistiche.
GUARDANDO AL FUTURO
Sinumerik ONE di Siemens garantisce benefici sull’intero ciclo di vita della macchina e una visione orientata al futuro.
Sinumerik ONE di Siemens è il primo CNC nativo digitale, poiché è stato concepito e sviluppato per essere il fulcro della piattaforma digitale Siemens nel mondo della macchina utensile. Esso permette: di esprimere il massimo potenziale della digitalizzazione; innovare più velocemente, in modo sostenibile e più sicuro; massimizzare la produttività; sperimentare un nuovo modo di progettare, vendere e utilizzare le macchine utensili in un mondo in cui la digitalizzazione sta ormai pervadendo non solo ogni aspetto della nostra vita quotidiana, ma anche ogni ambito della filiera della macchina utensile. Con Sinumerik ONE, e le relative piattaforme di engineering e simulazione, cioè i Digital Twin, sia il CNC, che la macchina, che il processo produttivo possono essere simulati indipendentemente dalla presenza fisica della macchina, e prima ancora che essa venga costruita e, quindi, possono essere realizzati e ottimizzati nativamente in ambiente digitale, prima di essere disponibili nel mondo fisico.
Sinumerik ONE, il CNC nativo digitale di Siemens, rappresenta la soluzione ideale per macchine utensili altamente produttive.
Grazie a Create My Virtual Machine e Run My Virtual Machine, sono disponibili 8 livelli di gemello digitale della macchina e della produzione che il costruttore di macchina e l’utilizzatore finale possono utilizzare in base alle proprie esigenze di simulazione, progettazione od ottimizzazione. Il digital twin non rappresenta più una semplice opzione della macchina venduta dal costruttore, ma uno strumento efficace e sostenibile, competitivo per lo stesso costruttore e utilizzatore. Il costruttore di macchine, ad esempio, può offrire nuovi servizi agli utilizzatori finali perché, grazie alla disponibilità dei gemelli digitali di tutte le macchine installate, può valutare possibili ottimizzazioni o risolvere, da remoto, eventuali malfunzionamenti o anomalie sulla macchina, senza necessariamente dover inviare tecnici sul campo. Inoltre, l’utilizzatore finale può testare e ottimizzare i programmi sui gemelli digitali, incluso il controllo di collisione, senza dover impegnare fisicamente la macchina, che può continuare la sua produzione. Per l’utilizzatore finale ciò significa: uno spostamento del lavoro di preparazione della lavorazione, dalla macchina all’ufficio; una riduzione dei tempi non produttivi; una riduzione dei rischi di uso improprio della macchina; una riduzione di numero di pezzi da scartare; un minor tempo per portare sul mercato nuovi manufatti, con un conseguente incremento della produttività. In più, attraverso potenti tool di ingegneria è possibile incrementare efficienza e flessibilità e ridurre i tempi di messa in servizio della macchina del 50%. Nuove funzionalità permettono, altresì, una gestione ottimale dei parametri di lavorazione, mentre funzioni intelligenti di supporto all’operatore e nuove soluzioni di consolle operatore consentono un uso più semplice e immediato della macchina. ©TECN’È
Cosma Vellere, Business Development Manager Machine Tools, Digital Industries di Siemens in Italia.