La Megamill integrata nel processo di produzione di Bystronic Laser AG.
Bystronic Laser AG, in collaborazione con EMCO GmbH, ha riprogettato il processo di lavorazione dei telai delle macchine, in modo che potesse essere eseguito interamente da Megamill, fresatrice a portale alto di EMCO Mecof.
di Anna Maria Porro
Bystronic Laser AG, di Niederönz, in Svizzera, player internazionale nella lavorazione della lamiera, è specializzato in sistemi di taglio laser. In collaborazione con EMCO GmbH di Hallein, Salisburgo, ha intrapreso una riprogettazione completa del processo di lavorazione dei telai delle macchine, affinché potesse essere eseguito interamente da Megamill, fresatrice a portale alto di EMCO Mecof.
ESIGENZE DI COLLABORAZIONE
“Le quantità di telai delle macchine erano aumentate a tal punto che la nostra capacità di produzione non poteva più tenere il passo. Di conseguenza, stavamo cercando una nuova macchina con una capacità di produzione che potesse soddisfare i nostri requisiti di alta qualità e fosse flessibile”, ha spiegato Raphael Kopp, Direttore della produzione di Bystronic Laser AG.
Raphael Kopp aveva le idee chiare su ciò che desiderava dalla nuova macchina: un’elevata quantità di pezzi prodotti al mese, perfetta precisione per la fresatura piana delle guide dei telai delle macchine (uniformità di 0,05 mm su una lunghezza della guida di 3 - 4 m) e flessibilità per poter produrre diversi tipi di componenti. Soprattutto, anche la tavola della macchina doveva essere sufficientemente grande, perché i gruppi di componenti delle macchine da taglio laser richiedono uno spazio considerevole.
Dopo aver visitato diversi produttori e aver valutato i risultati dei test di lavorazione, in meno di quattro mesi è diventato chiaro che la nuova macchina doveva essere una Megamill di Emco Mecof. Nel frattempo, lavorando in stretto coordinamento, sono stati specificati e verificati i requisiti e le condizioni chiave per l’acquisto della macchina stessa.
Raphael Kopp descrive come si è arrivati a decidere l’acquisto: “Fattore decisivo è stato sicuramente il funzionamento in pendolare. Ora possiamo bloccare due pezzi sulla tavola della macchina, di cui uno è lavorato e l’altro è inserito, allineato e bloccato in parallelo. Quando il primo pezzo è finito, spostiamo la testa di fresatura nella seconda metà della tavola e iniziamo il nuovo lavoro. Questo induce un enorme risparmio di tempo nella produzione per telaio”.
Protagonisti del progetto sono stati Uwe Urban, Direttore Vendite Grandi Macchine Germania (a sinistra), e Raphael Kopp, Direttore di produzione di Bystronic Laser AG.
PRODUZIONE JUST-IN-TIME
In Bystronic, la produttività deve soddisfare requisiti severi. Il tempo di produzione di una macchina per il taglio laser - dalla saldatura automatizzata del telaio della macchina, alla fabbricazione, verniciatura, assemblaggio, test di qualità e messa in servizio, fino alla preparazione per la spedizione - è di 15 giorni lavorativi.
La produzione del solo telaio fino al componente verniciato deve essere completata in cinque giorni lavorativi.
Con la Megamill, il lavoro si svolge su tre turni, con un turno non presidiato. I telai delle macchine, disponibili in cinque diverse dimensioni e con un peso di circa 5 t, vengono finiti in 12 - 16 ore con un’unica operazione di bloccaggio.
La lavorazione completa avviene in tre fasi: sgrossatura (tempo di produzione di circa 5 ore); prefinitura (fresatura di tutte le caratteristiche, fori, filettature...); finitura (lavorazione ad alta precisione delle superfici di guida - planarità di 0,05 mm/4 m - e delle dimensioni di riferimento).
La produzione deve utilizzare processi affidabili, perché con questo ampio spettro di lavorazioni, malfunzionamenti ed errori e tempi di fermo macchina superiori a un giorno possono comportare costi considerevoli e i telai delle macchine non vengono tenuti in magazzino una volta terminati. Le fasi del processo devono quindi svolgersi sempre just-in-time.
Il telaio della macchina da taglio laser è bloccato sulla tavola mediante un bloccaggio magnetico.
MEGAMILL, CARATTERISTICHE DISTINTIVE
Megamill è un centro di fresatura con portale “overhead gantry”, ideale per la lavorazione di pezzi di grandi dimensioni in applicazioni quali la costruzione di macchine utensili e stampi, l’ingegneria meccanica generale e il settore aerospaziale. I moduli di sistema possono essere configurati per soddisfare le esigenze specifiche del cliente.
Bystronic ha acquistato una configurazione con una lunghezza della tavola (asse X) di 15.000 mm e un asse trasversale (asse Y Gantry) di 5.000 mm. La slitta Z (RAM) ha una corsa di 1.750 mm. Bystronic ha scelto, inoltre, una testa di fresatura universale dall’ampia gamma di teste di fresatura offerte da EMCO Mecof. Anche perché la testa a 2 assi con coppia fino a 1.000 Nm e 8.000 giri/min soddisfa perfettamente le esigenze di sgrossatura e finitura e, grazie al suo design compatto, può raggiungere facilmente i contorni del telaio di difficile accesso.
Il posizionamento dinamico consente di risparmiare tempo in un ciclo di lavorazione di 16 ore.
“La velocità di spostamento rapido degli assi e le prestazioni dinamiche della testa di fresatura producono un risparmio misurabile dei tempi di lavorazione, soprattutto quando dobbiamo eseguire più di 50 fori nel componente”, sottolinea Raphael Kopp.
Inoltre, gli azionamenti a cremagliera degli assi X e Y, ciascuno dotato di due motori che funzionano in configurazione master-slave, aggiungono dinamica al processo. E, naturalmente, la lavorazione a pendolo sulla tavola è un grande vantaggio. Le aree di lavoro sono progettate in modo da prevenire i rischi per la sicurezza, assicurando che i trucioli in caduta e l’accesso dell’operatore siano tenuti separati in modo sicuro. L’impostazione viene eseguita su un lato della macchina mentre la testa di fresatura lavora sull’altro lato. In questa applicazione, la Megamill è dotata di due pannelli di controllo, in modo che l’operatore possa intervenire su entrambi i lati della tavola.
Il design box-in-box della traversa mobile è un altro dei punti di forza della macchina. “Box-in-box” significa che l’asse verticale della RAM è bloccato ai lati superiore e inferiore della traversa con le sue guide lineari quadruple. Questo assemblaggio rigido, calcolato tramite FEM, garantisce il rispetto delle rigorose specifiche di qualità del pezzo richieste per la finitura delle guide sui telai delle macchine.
L’asse verticale (RAM) è montato nella traversa mobile in un assemblaggio box-in-box, che aumenta notevolmente la rigidità.
UN’EFFICIENTE TESTA DI FRESATURA UNIVERSALE A 2 ASSI
Le teste di lavorazione sono costruite internamente presso EMCO Mecof, un fattore importante per determinare la precisione di lavorazione. L’azienda, infatti, attribuisce grande importanza anche alla precisione del movimento trasversale degli assi, per ottenere, ad esempio, un gioco prossimo allo zero.
Raggiungere la massima precisione è uno degli obiettivi principali delle macchine EMCO Mecof.
Oltre all’ampia gamma di teste standard, l’azienda sviluppa delle soluzioni innovative dedicate su specifiche del cliente, in particolare per le loro serie di macchine a portale di grandi dimensioni. Nella serie Megamill, le teste di lavorazione con asse rotante e asse orientabile integrati hanno regolazione e controllo a variazione continua azionati da motore e sono disponibili con elettromandrino a ingranaggi o ad alta velocità. Grazie alla configurazione intelligente del suo design, la testa può essere posizionata per eseguire un sottosquadro di 15° mentre è in posizione orizzontale (0°) parallela al piano del tavolo. Ciò è utile perché elimina la necessità di percorsi di compensazione negli assi e semplifica la creazione del programma e la generazione del post-process.
Le teste di lavorazione sono raffreddate dal sistema di raffreddamento centrale, che alimenta anche il mandrino e i motori coppia.
Per Bystronic, questa cinematica della testa significava entrare in un nuovo territorio. Per creare programmi di sequenza ottimali, è stato necessario introdurre uno strumento CAM, la cui implementazione è stata poi attivamente supportata da EMCO Mecof. Trasformazione delle coordinate, sequenze di ritiro della testa di fresatura... su tutti questi argomenti, EMCO Mecof ha saputo trasmettere al cliente la sua esperienza pluriennale.
Fabian Furrer, Amministratore Delegato di Bystronic Laser AG, dichiara inequivocabilmente che “la Megamill soddisfa esattamente le nostre esigenze. Siamo molto soddisfatti”.
OTTIMIZZAZIONI PER LA LAVORAZIONE NON PRESIDIATA
La regolazione e il successivo bloccaggio del telaio sulla tavola della macchina avvenivano in precedenza a mano in modo convenzionale. La parte veniva posata su piani di appoggio impressi sulla tavola. Questa procedura richiedeva molto tempo, inducendo così Bystronic a trovare un’idea per un metodo di bloccaggio diverso. Sulla base dell’esperienza acquisita dall’azienda con la tecnologia di bloccaggio magnetico, utilizzata anche in fabbrica, questa tecnica è stata poi utilizzata anche per bloccare i telai delle macchine sulla Megamill. Le estremità della parte sono pre-livellate in modo da permettere il posizionamento ad angolo sulla tavola.
Quindi il morsetto magnetico, regolato da cunei nei segmenti di bloccaggio, si sposta su tutti i punti di appoggio e blocca il pezzo. Ciò elimina il dispendioso allineamento manuale e il bloccaggio di ciascun punto di supporto.
Si tratta di un metodo particolarmente efficiente, che riduce i tempi quando, per eliminare le sollecitazioni interne al pezzo, il morsetto viene aerato brevemente dopo la pre-sgrossatura del contorno.
Tutto ciò ora può avvenire dal controllo numerico della macchina. L’intervento manuale non è più necessario. Nel sistema di controllo viene invece memorizzato un programma di sequenza scritto da EMCO Mecof.
Raphael Kopp è estremamente soddisfatto dell’attuale processo di produzione. Bystronic ora produce i pezzi utilizzando il bloccaggio magnetico. Non sono stati riscontrati problemi e i tempi di attrezzaggio sono nettamente diminuiti.
LA MACCHINA GIUSTA
Management e gestione della produzione sono d’accordo dopo quattro anni di esperienza nella produzione di telai di macchine su Megamill.
“Dopo quattro anni, possiamo affermare senza dubbio che la Megamill è esattamente la macchina giusta per la nostra produzione”, dice Fabian Furrer, Amministratore delegato di Bystronic. Sottolinea, in particolare, che i requisiti specificati per la macchina sono stati pienamente soddisfatti e che l’azienda sarà in grado di utilizzarla per implementare nuove idee in futuro.
“Abbiamo ottimizzato i tempi di produzione, abbiamo raggiunto un’elevata produttività e attualmente lavoriamo per il 30% - 40% del tempo senza operatore. Ma intendiamo continuare in questa direzione ed espandere la produzione non presidiata. Con questa macchina, non dovrebbero esserci problemi”. ©TECNeLaB
Testa di fresatura universale con posizionamento a variazione continua, lubrificazione aria/olio, raffreddamento ad acqua, potenza di 38 kW, coppia di 1.000 Nm, velocità massima di 8.000 giri/min, HSK 100-A.