Quale partner di lunga data dell’industria dei motori, il Gruppo Starrag possiede la competenza per lo sviluppo di soluzioni produttive ambiziose per la produzione di elementi di turbine. Foto: Starrag.
La tecnologia di calettamento firmata Haimer conferisce precisione ai centri di lavoro Starrag impiegati per asportare truciolo da elementi di turbine quali pale e blisk destinati all’industria aeronautica. Starrag è infatti uno dei pochi fornitori che conosce nel dettaglio le esigenze di queste lavorazioni e che assicura la qualità necessaria e soluzioni complete di hardware e software da un’unica fonte.
di Leo Castelli
Nel quartier generale del Gruppo Starrag (www.starrag.com), a Rorschacherberg, in Svizzera, hanno origine i prodotti a marchio Starrag. La compagnia, il cui business è principalmente focalizzato alle industrie aerospaziale ed energetica, produce e commercializza centri di lavoro a 5 assi per elevate asportazione di trucioli ideali nella costruzione di pale turbina, giranti, blisk e altre parti strutturali complesse che richiedono estrema precisione.
Un elemento standard delle soluzioni Starrag è rappresentato dalla tecnologia di calettamento Haimer. I mandrini Haimer Power Shrink vengono utilizzati da Starrag per la lavorazione di asportazione pesante e quella di finitura. Foto: Haimer.
FOCUS SULL’AEROSPACE
Fin dagli inizi del ventesimo secolo, l’industria aeronautica è stata un mercato di riferimento per le macchine utensili Starrag, che si distinsero fin da allora per la struttura rigida e robusta e le elevate ambizioni dal punto di vista tecnologico. Non è dunque una sorpresa se Starrag, negli anni ’60, era già tra i pionieri della lavorazione simultanea a 5 assi. Un vantaggio in know-how che trova oggi riscontro nell’ambizioso programma dell’azienda svizzera che include macchine come quelle delle serie STC e BTP per la lavorazione del titanio. Parte integrante della gamma Starrag sono anche i centri specializzati per l’asportazione blisk e i modelli a 5 assi della serie LX sviluppati per la lavorazione ad alta precisione, simultanea ed efficiente, di pale turbina.
“Le nostre macchine si collocano in una fascia alta dal punto di vista tecnologico”, sottolinea Patrik Rutishauser, direttore Application Engineering di Starrag. “Sono sinonimo di massima prestazione e precisione. Va inoltre sottolineato che offriamo al cliente un valore aggiunto nelle applicazioni per l’industria aerospaziale, in quanto ci poniamo come partner tecnologico dell’operatore, essendo in grado di progettare e realizzare processi completi”. “Quando un cliente ci mostra un componente da produrre in 10.000 esemplari, Starrag studia e pianifica l’impianto completo e fornisce la macchina, il software, i dispositivi di serraggio, i mandrini, i sistemi periferici e tutto quanto necessario per svolgere il processo di produzione”, aggiunge Rutishauser.
Una tale offerta è resa possibile dall’esperienza decennale accumulata da Starrag nello sviluppo di macchine utensili, sistemi CAM e utensili speciali e grazie alle conoscenze acquisite nei diversi ambiti applicativi in cui Starrag ha operato e opera, ad esempio nella produzione di prototipi e piccole serie di pale turbina.
“Lo sviluppo della tecnologia e del software per i cosiddetti ‘Single Blade Applications’ è parte dei miei compiti”, interviene Rutishauser, responsabile di questa divisione aziendale. “Nella mia squadra lavorano tecnici dedicati all’applicazione che operano a stretto contatto con programmatori di software CAM. Solo così può essere velocemente realizzato ciò che richiede il cliente”.
Grazie allo spessore rinforzato della parete nell’area di serraggio e ad alcune caratteristiche costruttive, i mandrini Heavy Duty Shrink di Haimer raggiungono elevate forze di serraggio e si adattano all’asportazione pesante con grandi utensili. Foto: Haimer.
ESPERIENZE DI PRODUZIONE
Nel CPE (Center of Production Excellence), il centro di eccellenza Starrag di Rorschacherberg, i collaboratori acquisiscono importanti esperienze, testando e ottimizzando nuovi processi di lavorazione. L’edificio di circa 2.000 metri quadrati è attrezzato con gli attuali centri di lavoro Starrag a 4 e 5 assi. La squadra dei “tecnici” realizza diverse lavorazioni su queste macchine: dall’asportazione pesante di leghe di titanio ad alta resistenza fino alla lavorazione di metalli leggeri ad alta velocità. “Lavoriamo parti rotanti e complessi pezzi cubici, operando come se fossimo in produzione! Eseguiamo anche prototipi e piccole serie per i nostri clienti”, sottolinea Rutishauser, “e il tutto si traduce in un metodo produttivo che, a costi ragionevoli, opera secondo quanto richiesto dal mercato, in modo qualitativo e conforme ai disegni”.
Il vantaggio? “Operando con tale metodologia, sviluppiamo al nostro interno un know-how prezioso, frutto delle esperienze che acquisiamo sulle macchine e sui processi completi di lavorazione, studiati e realizzati nei minimi dettagli”, evidenzia uno specialista del team dedicato alle applicazioni”. “È molto diverso da quanto avviene in una normale dimostrazione al cliente, dove, normalmente si tralasciano gli aspetti meno rilevanti”, conferma Rutishauser.
Patrik Rutishauser, direttore Application Engineering di Starrag, è convinto dell’utilizzo dei mandrini e delle macchine a calettamento Haimer: “Haimer ha reso il calettamento degli utensili più professionale”. Foto: Starrag.
IL SERRAGGIO DELL’UTENSILE
A dimostrazione di quanto finora detto, sottolineiamo che da tempo Starrag era a conoscenza della grande importanza rivestita dal “serraggio utensile” nell’asportazione di truciolo ad alta precisione. Vent’anni fa, a Rorschacherberg, erano in funzione mandrini che consentivano una velocità di 30.000 giri/min ed era uso serrare gli utensili con mandrini Weldon, portapinza e Whistle Notch, che, però, generavano problemi determinati dalla mancata precisione di concentricità. È infatti noto che a un elevato numero di giri, già piccoli scostamenti comportano risultati errati di fresatura, una minore qualità della superficie e una maggiore usura del naso mandrino e dell’utensile. Non solo, anche la geometria dei mandrini sopra citati prevede profili d’ingombro troppo grandi per poter raggiungere cavità profonde con utensili serrati in modo insufficiente.
Sulla base di quanto detto, Starrag ha in seguito adottato mandrini a calettamento che assicurano una maggiore precisione di concentricità e minori profili d’ingombro grazie all’unità simmetrica di rotazione. Nelle prime prove con la nuova tecnologia di calettamento, la società ha dovuto far fronte ai punti deboli di tale tecnica: i mandrini venivano allora riscaldati con aria calda e ciò comportava tempi di attesa molto lunghi, con il materiale molto sollecitato.
Alla costante ricerca di una soluzione, circa quindici anni fa, gli esperti in applicazioni Starrag hanno contattato la Haimer GmbH di Igenhausen (www.haimer.de), oggi leader del mercato europeo nella tecnologia di “serraggio utensili”. “Haimer ha reso più professionale il calettamento dell’utensile e già a qui tempi l’azienda offriva un’ampia gamma di mandrini e macchine per il calettamento con bobina a induzione e unità di raffreddamento, facili da utilizzare per chiunque”, enfatizza Rutishauser. “Haimer ha proseguito il suo programma di costante e continuo sviluppo di mandrini e macchine di calettamento fino ad oggi”, continua Rutishauser, “rimanendo sempre fedele ai propri requisiti di qualità. In Starrag valutiamo continuamente nuovi sistemi e nuovi fornitori, ma i prodotti Haimer sono imbattibili dal punto di vista della precisione e della qualità. Della tecnologia di calettamento apprezziamo il fatto che si possano serrare anche utensili con ridotte lunghezza di presa all’interno del mandrino e, ovviamente, i profili snelli a confronto di altri sistemi di serraggio”.
Per il calettamento degli utensili, nel Centro CPE di Starrag sono utilizzate una Power Clamp NG una Power Clamp Premium di Haimer. Quest’ultima, presso Starrag, integra anche il sistema opzionale per la preimpostazione della lunghezza.Foto: Starrag.
L’ATTENZIONE AL DETTAGLIO
Anche nel caso dei mandrini a calettamento, ogni singolo dettaglio è importante. Non a caso la filosofia aziendale di Haimer recita: “La qualità vince”. E dietro a questo concetto è celata l’idea del produrre esclusivamente nel Paese natale, Igenhausen, vicino ad Augusta, dove è possibile tenere sotto controllo la precisione al cento per cento. Là tutti i mandrini a calettamento, anche le versioni standard, vengono prodotti con acciaio speciale altamente resistente al calore e sono finemente bilanciati, con 2,5 g a 25.000 giri/min, Per rispondere a particolari richieste di lavorazione, Haimer offre poi mandrini a calettamento speciali. I Power Shrink, ad esempio, sono particolarmente adatti alle lavorazioni di fresatura a elevata velocità o ad alta precisione. Il design brevettato combina una scarsa attitudine alle vibrazioni con un’elevata rigidità e un design “snello” sulla cima. Questa particolare costruzione consente all’operatore di aumentare la profondità di taglio e di ottenere un maggiore volume di trucioli asportati, mantenendo, comunque, superfici di buona qualità.
I mandrini Heavy Duty di Haimer sono invece appositamente ideati per l’asportazione di truciolo realizzata con grandi utensili da taglio, che presentano uno spessore rinforzato in prossimità dell’area di serraggio, un profilo esterno estremamente rigido e scanalature brevettate nel foro di serraggio. In tal modo si generano elevate forze di serraggio che possono essere paragonate a quelle dei mandrini a forte serraggio. Il portfolio di mandrini a calettamento Haimer è infine completato dai piccoli mandrini Mini Shrink, soluzioni a calettamento costituiti da un singolo pezzo con un design estremamente snello e un profilo esterno del mandrino che presenta un’inclinazione di 3°: questi mandrini sono nati per il mercato della costruzione stampi, in cui alla lavorazione di materiali difficili si associa l’alta qualità richiesta alle superfici lavorate.
Questo vasto portfolio rappresenta secondo Patrick Rutishauser un notevole vantaggio: Nella produzione di pale per estrusione sono generalmente presenti due processi. Innanzitutto occorre asportare il truciolo in maniera grossolana e, durante questo processo di sgrossatura, è importante che il mandrino abbia una componente di ‘smorzamento’, al fine di raggiungere un’elevata profondità di taglio e per poter rimuovere più materiale possibile in una singola fase produttiva. Durante il processo di finitura, invece, non entrano in gioco forze aggressive. A questo punto assumono importanza l’elevata precisione di concentricità e la qualità di bilanciatura. I mandrini Haimer Power Shrink sono adatti per entrambe le lavorazioni. E quando l’asportazione di truciolo diventa ancor più gravosa, ricorriamo semplicemente ai mandrini Heavy Duty”.
Per quanto riguarda la qualità dei mandrini a calettamento, Starrag richiede il meglio. Questo perché durante le fasi di sgrossatura e finitura del titanio e di altri materiali difficilmente truciolabili, l’interfaccia tra il mandrino e utensile è sottoposta a forze aggressive. “Alla fine diventa decisiva la qualità del singolo componente”, spiega Rutishauser. “Fin dal principio deve essere perfetta, considerando il fatto che il solo titanio grezzo costa un patrimonio. Siamo convinti che la qualità del mandrino portautensile sia essenziale per la qualità dei componenti”. “E questo vale soprattutto per la qualità della superficie, che costituisce un fattore fondamentale in quanto le pale delle turbine necessitano di una struttura estremamente precisa per consentire il maggior risparmio possibile in termini di energia. Attualmente, è possibile ottenere la struttura desiderata attraverso il processo di fresatura e senza che si renda necessaria alcuna lavorazione successiva di rettifica. Al momento, Starrag è in grado di ottenere una qualità di superficie di Ra = 0,8 µm - 0,4 µm”, sottolinea Rutishauser.
MACCHINE PER IL CALETTAMENTO
Il calettamento degli utensili, nel centro CPE di Starrag, è eseguito da una macchina Power Clamp Profi Plus NG con la quale si possono calettare, e scalettare in breve tempo, utensili con un diametro dai 3 ai 50 mm in acciaio e metallo duro, con tolleranza di codolo h6. La macchina è attrezzata con la tecnologia brevettata a doppia bobina: in pratica, la bobina si adatta alla lunghezza e al diametro del mandrino a calettamento. Solo l’area di calettamento viene riscaldata e questo riduce sensibilmente i tempi di riscaldamento e di raffreddamento mediante il raffreddamento a contatto. Inoltre, è disponibile la soluzione ad alto rendimento per un calettamento e raffreddamento professionale: una macchina Power Clamp Premium che offre un grande piano di lavoro, semplicità d’uso e un’unità di raffreddamento lineare con controllo della temperatura. Presso Starrag è integrato un sistema di preimpostazione della lunghezza, con precisione di 0,02 mm, in modo che gli utensili possano essere sempre calettati a una lunghezza ben definita.
“Mandrini e macchine per il calettamento Haimer sono in un certo senso standard”, spiega Patrik Rutishauser, “in quanto assicurano le migliori premesse per un’asportazione trucioli con un processo stabile, così come da noi richiesto. Non solo utilizziamo questi prodotti all’interno del CPE, ma li vendiamo a catalogo insieme ai nostri impianti”. “Ecco perché è fondamentale che sia garantita un’ottima qualità, costante nel tempo. Grazie ad Haimer siamo sicuri di quanto offriamo ai clienti. Non ricordo di aver mai ricevuto un reclamo dovuto al mal funzionamento di un mandrino”, conclude Rutishauser.
PER OGNI ESIGENZA LA MACCHINA IDONEA
Il Gruppo Starrag – circa 1.617 collaboratori e un fatturato di circa 390 milioni di franchi svizzeri nel 2014 –, è uno dei produttori di macchine utensili leader nel mondo per tecnologia a cui appartengono i marchi Berthiez, Bumotec, Dörries, Droop+Rein, Heckert, Scharmann, SIP, Starrag, TTL e WMW. Non è difficile notare in diverse fabbriche la presenza di una gamma di macchine per la fresatura, la tornitura, l’affilatura e la perforazione di pezzi in metallo, ceramica e materiali compositi, ed ogni marchio ha le proprie caratteristiche.
L’offerta completa del Gruppo va dai piccoli centri ad alta velocità Bumotec, adatti per asportare trucioli da particolari per i settori dell’orologeria e dei computer, fino alle macchine Gantry di Droop+Rein, lunghe diversi metri e che riempiono un capannone intero, indicate per lavorare pezzi grandi e pesanti. Tra i clienti del Gruppo Starrag figurano soprattutto aziende attive in ambito internazionale nei tre mercati di destinazione – aeronautico, energetico, trasporti – alle quali vengono garantiti componenti industriali di altissima precisione. Alla gamma delle macchine utensili si aggiungono i servizi garantiti per assicurare la più alta produttività ai clienti.
Nelle immediate vicinanze delle stazioni per il calettamento vi è una macchina bilanciatrice Tool Dynamic Preset, una soluzione combinata per bilanciare e per misurare sia i mandrini che gli utensili. Questa è in continuo uso per gli utensili prodotti da Starrag, in particolare per gli utensili a gradino. Foto: Starrag.