La rettificatrice per ingranaggi Chien Wei Precise Technology è gestita dalla piattaforma CNC Flexium+ 68 NUM di ultima generazione.
Il costruttore di controlli CNC NUM collabora con la taiwanese Chien Wei Precise Technology nello sviluppo di rettificatrici CNC innovative adatte alla produzione di ingranaggi speciali, principalmente utilizzati in applicazioni robotiche.
di Susanna Borghetti
Basate interamente sulla piattaforma NUM Flexium+ 68, CNC di ultima generazione, le macchine utensili della taiwanese Chien Wei Precise Technology sono progettate per velocizzare la produzione d’ingranaggi di precisione a profilo sia evolvente che cicloidale. A detta dell’azienda, si tratta delle prime rettificatrici per ingranaggi sul mercato capaci di gestire entrambi i profili degli ingranaggi; sono previste due versioni: una per la lavorazione di ingranaggi interni e l’altra per quella di ingranaggi esterni.
Rettificatura del profilo dell’evolvente di un ingranaggio interno sulla rettificatrice Chien Wei Precise Technology.
UNA STORIA IN CONTINUA EVOLUZIONE
Fondata nel 1981, Chien Wei Precise Technology Co. Ltd. ha sede nel distretto di Fengshan, nel sud di Kaohsiung, a Taiwan. Inizialmente specializzata nella costruzione di macchine utensili ad alta precisione, quali rettificatrici, centri di lavorazione, macchine di misura a coordinate, nel corso del tempo l’azienda ha diversificato la propria produzione anche nel comparto dell’automazione occupandosi di sistemi robotizzati. Questi ultimi utilizzano tipicamente riduttori epicicloidali, dotati di ingranaggi a evolvente, o unità cicloidali basate sulla combinazione di un rotore epitrocoide ridotto e di uno statore cicloide.
Mentre i riduttori epicicloidali hanno un ampio campo di utilizzo e sono diffusi sul mercato da tempo, le unità cicloidali si contraddistinguono per un numero di parti in movimento molto inferiore e rappresentano un mezzo più efficiente al fine di ottenere tassi di riduzione estremamente elevati. Un riduttore di velocità con rapporto 200:1 avrebbe tipicamente bisogno di una catena di tre riduttori epicicloidali con dodici ingranaggi a evolvente in movimento. Lo stesso rapporto di riduzione potrebbe essere ottenuto con una trasmissione cicloidale che utilizza uno statore e un rotore. Tuttavia, gli ingranaggi cicloidi sono notoriamente difficili e costosi da produrre.
Nel 2015, Chien Wei Precise Technology ha deciso produrre gli ingranaggi all’interno dell’azienda, sviluppando un proprio modello di rettificatrice per ingranaggi. Producendo i propri riduttori, l’azienda ha avuto modo di controllarne la qualità, riducendone i tempi di consegna e i costi. La scelta effettuata, inoltre, ha permesso all’azienda di vendere i propri riduttori ai costruttori di macchine ed eventualmente di vendere le macchine stesse ai produttori di ingranaggi.
Un ingranaggio interno dopo la rettificatura del profilo.
UNA SCELTA PONDERATA
Inizialmente, Chien Wei Precise Technology ha previsto per la propria rettificatrice di ingranaggi un sistema CNC FANUC serie 0i-MF, già utilizzato su altre macchine utensili presenti nello stabilimento, insieme al software CAD/CAM MasterCAM e a una propria macchina di misura a coordinate. Ben presto, però, divenne evidente che la complessità del profilo degli ingranaggi cicloidali rendeva i dati della macchina di misura inadeguati per un preciso controllo del processo di produzione. Un altro svantaggio derivava dal fatto che i clienti propensi all’acquisto delle macchine avrebbero dovuto investire in un costoso sistema CAD/CAM e in personale supplementare.
“Abbiamo deciso che quanto ci serviva era un sistema CNC che supportasse i cicli di rettificatura degli ingranaggi, in modo che i clienti dovessero semplicemente inserire i parametri degli ingranaggi che desideravano, lasciando al CNC il controllo e la gestione di tutti gli aspetti attinenti i processi di ravvivatura e rettificatura della macchina utensile in tempo reale”, dichiara il Presidente di Chien Wei Precise Technology. “La scelta del CNC NUM è risultata ovvia, determinata dalla comprovata esperienza dell’azienda e dei suoi prodotti nelle applicazioni di rettificatura degli ingranaggi. NUM si è resa disponibile anche a una collaborazione per lo sviluppo congiunto del sistema CNC, che comprende un’HMI specifica per l’applicazione e diverse funzioni di controllo dedicate”.
Sviluppata congiuntamente da NUM Taiwan e Chien Wei Precise Technology, l’HMI specifica per l’applicazione richiesta dall’azienda taiwanese consente agli utenti di specificare in toto il profilo dell’ingranaggio richiesto semplicemente inserendo i parametri appropriati.
PROCESSI DI RETTIFICATURA INNOVATIVI
La nuova generazione di rettificatrici per ingranaggi Chien Wei Precise Technology, abbinata all’innovativa tecnologia di rettificatura dei profili NUM, assicura ora la capacità e la flessibilità necessarie per produrre sia ingranaggi cicloidi che a evolvente sulla stessa macchina.
“Fornendo un contatto diretto con gli esperti CNC e un accesso alle ampie strutture di sviluppo di cui disponiamo a Taiwan, così come a quelle presenti in numerosi altri paesi del mondo, siamo oggi in grado di fornire ai clienti un servizio rapido, che li aiuta a ridurre significativamente il loro time-to-market. Combinando i valori del nostro team alla conoscenza e all’esperienza del gruppo di sviluppo prodotti per ingranaggi dislocato in Svizzera, abbiamo dato vita a un pacchetto completo che stiamo oggi offrendo ai clienti, soluzione che include l’interfaccia utente, la tecnologia di calcolo, nonché tutti i cicli NC utili”, dichiara Adrian Kiener, CSO Asia e Amministratore Delegato di NUM Taiwan, sottolineando come questa applicazione rimarchi l’importanza della strategia di supporto decentrata di NUM.
Tipico riduttore epicicloidale.
PRONTO IL CONTROLLO, ECCO LE DUE MACCHINE
La scelta del tipo di controllo da parte di Chien Wei Precise Technology ha indirizzato l’azienda nello sviluppo di una rettificatrice per la lavorazione degli interni dell’ingranaggio, una macchina a 9 assi con il piano di lavoro montato su un asse lineare che si muove assialmente verso la mola, azionata da una cinghia – a causa dei vincoli di spazio interni dell’ingranaggio – montata su un asse verticale gestito da un motore lineare. Quando la mola “gira” viene spinta su e giù dall’asse lineare, mentre il piano di lavoro si muove in continuo. Entrambi i fianchi dell’ingranaggio vengono rettificati simultaneamente. La macchina gestisce anche la ravvivatura degli ingranaggi. Durante il ciclo di ravvivatura, l’intera testa dell’utensile viene spostata orizzontalmente a destra, e un disco ravvivatore simmetrico si muove lungo la forma esterna della mola in tre sezioni: fianco destro e sinistro, e punta. Possono essere ravvivate sia forme cicloidi che a evolvente.
La rettificatrice per gli esterni dell’ingranaggio è invece una macchina a 8 assi. Simile per numerosi aspetti e in termini operativi a quella per gli interni dell’ingranaggio, è dotata di una mola ad azionamento diretto. Anche in questo caso, è prevista anche l’esecuzione dell’operazione di ravvivatura; tuttavia, la forma dello spazio del dente può essere ridotta in epitrocoidi o involuti.
UNA GESTIONE EFFICIENTE
Le forme dei denti degli ingranaggi possono essere corrette manualmente su entrambe le macchine. Inoltre, le due rettificatrici sono gestite dai sistemi CNC NUM Flexium+ 68, provvisti di pannelli operatori NUM FS153i sensibili al tocco. L’HMI specifica per l’applicazione, sviluppata congiuntamente da NUM Taiwan e Chien Wei Precise Technology, controlla sia i cicli di rettificatura sia quelli di ravvivatura e consente agli utenti di specificare in toto il profilo dentato richiesto semplicemente inserendo i parametri appropriati. I file grafici DXF, Drawing Interchange Format, possono essere importati ed esportati in sistemi CAD, e la soluzione prevede anche una banca dati completa di mole e pezzi da lavorare. I programmi NC vengono generati in modalità completamente automatica, senza alcun coinvolgimento dell’operatore.
“Le piattaforme CNC ad architettura aperta di NUM, insieme alla sua disponibilità a collaborare con i costruttori di macchine nello sviluppo di soluzioni per specifiche applicazioni, è un elemento di differenziazione fondamentale nella scelta di un fornitore di CNC”, conclude Johnny Wu, Sales Manager di NUM Taiwan.
Tipico riduttore cicloide.
FOCUS: APPLICAZIONI ROBOTIZZATE
La maggior parte dei sistemi robotizzati richiede un movimento a bassa velocità, regolare, preciso e altamente affidabile. Per questo movimento, che deriva da un motore che funziona in modo ottimale, ad esempio a 1.000 giri/min, è necessario un riduttore di velocità. I progettisti possono scegliere tra due tipologie: epicicloidali e a cicloide.
I riduttori epicicloidali utilizzano un ingranaggio solare al centro con gli epicicloidali attorno ad esso, incorporati in un anello. Tutti gli ingranaggi, compreso l’anello, hanno un profilo a evolvente. Questa tipologia di azionamento è onnipresente, utilizzata in un’ampia gamma di applicazioni, comprese le automobili e altri veicoli su strada, e viene offerta da quasi tutti i produttori di ingranaggi.
L’altra tipologia di riduttore è la scatola del cambio cicloidale. Non disponendo di ingranaggi solari e planetari non è un riduttore epicicloidale, ma prevede uno o due rotori esterni al centro e uno statore interno come anello. I riduttori che utilizzano ingranaggi cicloidi hanno pochissime parti in movimento e sono tra i riduttori di velocità più efficienti e affidabili oggi disponibili sul mercato. Le combinazioni statore-rotore singolo possono adattarsi a rapporti fino a 300:1 e possono fornire rendimenti superiori al 93%.
Le rettificatrici per ingranaggi di ultima generazione Chien Wei Precise Technology, che incorporano la nuova tecnologia per rettificatura di profili NUM, consentono ai produttori di ingranaggi sia cicloidi che a evolvente di operare sulla stessa macchina, fattore che incrementa significativamente la flessibilità di produzione, modificabile da un tipo di ingranaggi all’altro senza dover cambiare macchina. ©TECNeLaB