La soluzione ad un cuscinetto a rulli incrociati per la tavola girevole di torni verticali è studiata per la maggior parte d’applicazioni standard con un buon compromesso tra prestazioni, costi di progettazione e prezzo. In Home Page è riportata invece l’immagine della soluzione a due cuscinetti con sfere, ideale per velocità elevate, con un rapporto qualità/prezzo ottimale nelle tavole girevoli di torni verticali.
Il crescente interesse nel campo della produzione d’energia elettrica con fonti rinnovabili e, in particolare, attraverso l’uso di centrali eoliche, implica un aumento della domanda di sistemi per produrre in serie sui quali sia possibile fabbricare, in modo affidabile ed efficiente, i componenti di grandi dimensioni di tali impianti. Alla scorsa EMO di Hannover, la Divisione Industrial del Gruppo Schaeffler, nel ventaglio delle numerose soluzioni presentate al pubblico, ha riservato un posto d’onore alle soluzioni per i grandi centri di lavorazione: l’azienda dispone infatti di vaste conoscenze nel settore, con l’attenzione rivolta in particolare ad applicazioni, lavorazioni e assistenza, unite a un’ampia gamma di prodotti. Non è dunque un vero e proprio “test” quello proposto, ma vi possiamo assicurare che le soluzioni illustrate sono state sicuramente sottoposte a “prove” d’affidabilità e durata incredibili!
di Luigi Ortese
La lavorazione di componenti di grandi dimensioni, destinati al settore energetico, ha destato un grande interesse per i sistemi per produrre destinati alla loro fabbricazione. La Divisione Industrial del Gruppo Schaeffler, nel ventaglio delle numerose soluzioni presentate al pubblico alla scorsa EMO di Hannover, ha voluto porre un accento sulle proprie conoscenze in merito, con particolare riferimento alle applicazioni e ai prodotti studiati per le grandi macchine. Oltre alle soluzioni a un cuscinetto, che per la maggior parte delle applicazioni standard rappresentano un buon compromesso tra prestazioni, costi di progettazione e prezzo, vengono utilizzate anche soluzioni a due o tre cuscinetti che permettono una progettazione mirata in base ai requisiti del centro di lavorazione. La lavorazione al tornio di componenti grandi e pesanti rappresenta una sfida particolarmente difficile per la progettazione delle macchine utensili, a causa del lungo tempo d’utilizzo a velocità elevate. Il supporto utilizzato per la tavola portapezzo dei torni verticali influisce sensibilmente sulle prestazioni della macchina. Oltre a precisione e rigidezza, è decisiva per queste applicazioni anche la capacità di sostenere elevati regimi di rotazione in funzionamento continuo.
SOLUZIONE ECONOMICA
La soluzione meccanicamente più semplice prevede l’utilizzo di un singolo cuscinetto, che assorbe le forze e i momenti da tutte le direzioni, e offre buone possibilità di rilubrificazione. In questi casi vengono utilizzati, ad esempio, i cuscinetti flangiati della serie YRTS e ZKLDF. Il loro range di dimensioni è tuttavia limitato a un diametro massimo del foro di 460 mm e rispettivamente di 725 mm. Per diametri maggiori sono adatti i cuscinetti a rulli incrociati, sviluppati specificamente per queste applicazioni. Sono disponibili per diametri da 457,2 a 2.100 mm e rappresentano quindi una semplice possibilità di supporto anche per tavole più grandi. Per la maggior parte delle applicazioni standard, queste soluzioni a un cuscinetto rappresentano, come sopra accennato, un buon compromesso tra prestazioni, costi di progettazione e prezzo.
PRESTAZIONI OTTIMALI
L’impiego di più cuscinetti per il supporto della tavola girevole offre la possibilità di realizzare un accoppiamento mirato. Ogni cuscinetto può essere scelto, in linea di principio, in funzione della sua portata, della rigidezza e della velocità di rotazione che deve sostenere. Il “cuore” delle soluzioni a più cuscinetti è rappresentato dal cuscinetto principale, realizzato come cuscinetto assiale. Le sue caratteristiche sono determinate in funzione delle prestazioni della macchina.
Due le varianti costruttive che si sono affermate. La soluzione a due cuscinetti è composta da un cuscinetto assiale (a sfere o a rulli cilindrici) e un cuscinetto a contatto obliquo (a sfere o a rulli conici): la precisione di rotolamento assiale è garantita tramite il cuscinetto assiale e quella radiale tramite il cuscinetto a contatto obliquo. A causa del diametro maggiore, il cuscinetto assiale limita di regola la velocità e viene precaricato con il cuscinetto a contatto obliquo per assicurare, in qualsiasi caso di carico, le previste condizioni cinematiche nel contatto volvente. La soluzione a tre cuscinetti consiste invece in due cuscinetti assiali accoppiati a un cuscinetto radiale. Il cuscinetto assiale più grande assorbe il carico principale, costituito dalla tavola e dal pezzo in lavorazione, il cuscinetto assiale più piccolo serve al precarico assiale del supporto e funge da controsupporto per l’assorbimento di coppie ribaltanti. Il cuscinetto radiale a rulli cilindrici provvede alla guida radiale della tavola. In generale, le varianti costruttive con cuscinetti a sfere possono raggiungere velocità di rotazione maggiori, mentre quelle con cuscinetti a rulli cilindrici maggiori rigidezze e portate.
Le soluzione a tre cuscinetti con rulli permettono d’ottenere rigidezze e portate elevate.
I cuscinetti assiali a sfere a gola profonda raggiungono fattori di velocità fino a 460.000 mm/min-1 rispetto ai 270.000 mm/min-1 dei cuscinetti a rulli cilindrici. Le portate più elevate si ottengono con i cuscinetti assiali a rulli cilindrici, fino a un diametro di 3.830 mm. Sono impressionanti le precisioni possibili anche con cuscinetti di grande diametro, che assicurano quindi un contributo prezioso alla qualità della lavorazione.
Il portafoglio prodotti della Divisione Industrial del Gruppo Schaeffler è completato dalla vasta gamma di servizi offerti: da quello “engineering”, in loco presso il cliente, a quello che rende possibile la scelta dei cuscinetti con il software di calcolo Bearinx, sviluppato da Schaeffler, con cui vengono calcolate per tutte le ipotesi di carico le condizioni del contatto volvente. Il supporto durante la fase di montaggio, fornito dai reparti assistenza della Divisione Industrial Aftermarket, assicura un allineamento accurato e corretto dei singoli cuscinetti nelle costose soluzioni a più cuscinetti. La consulenza e i servizi per uso, lubrificazione, manutenzione e in ogni altra fase, fino al riciclaggio, consentono d’abbattere i costi d’esercizio e diminuire i tempi di fermo impianto.
GUIDE PER CARICHI PESANTI
La tendenza alla lavorazione di pezzi grandi e pesanti, con forze di lavorazione elevate, si ripercuote anche sulle prestazioni delle guide lineari. Il settore Tecnica lineare INA della Divisione Industrial del Gruppo Schaeffler dispone di un vasto assortimento di guide lineari e accessori che, sulla base di elementi volventi a rullini o rulli, offrono le prestazioni necessarie per una lavorazione economica e di grande qualità e per la movimentazione di pezzi pesanti.
Pattini a ricircolazione di rulli RUS e guida a gabbia piana M/V.
Le guide lineari INA con gabbie piane delle serie M/V sono ad esempio caratterizzate da un’elevata capacità di carico e da una precisione assoluta. La loro capacità di carico deriva dal numero elevato di corpi volventi presenti nella zona di carico e dalla possibilità d’aumentare il numero di rullini attraverso l’allungamento delle gabbie. Anche nel settore degli impianti pesanti INA soddisfa l’esigenza di una maggiore dinamica con la guida integrata della gabbia. Questa guida esclude lo spostamento della gabbia anche in condizioni di massimo dinamismo e migliora quindi la durata. Un tipico esempio d’applicazione per tali guide sono i sistemi di presse transfer, che provvedono alla movimentazione veloce e precisa di componenti pesanti tra i diversi stadi della pressa. I componenti hanno un peso massimo di 200 kg. Il braccio di trasferimento ha una lunghezza di 8.500 mm, con una velocità di traslazione di 8 m/s.
PATTINI A RULLI E GUIDE PROFILATE
I pattini a ricircolazione di rulli delle serie RUS e PR, a base di rulli cilindrici, raggiungono una capacità di carico fino a 840.000 N e offrono una grande flessibilità e un elevato livello di libertà costruttiva. I pattini con tenuta sul lato frontale hanno un funzionamento particolarmente omogeneo e silenzioso. Sono state rielaborate la misura del gap del terminale di testa e la geometria d’ingresso e adeguate al know how brevettato dei sistemi di guide profilate. La conseguenza è una migliore scorrevolezza, con una regolazione ottimale del precarico anche al carico massimo. Nella serie RUS, i corpi volventi separati da distanziali, mentre in quella PR i pattini sono a pieno riempimento di rulli senza distanziali. In tal modo, il robusto pattino PR è ideale per applicazioni ad alta temperatura e alte velocità. Un campo classico d’impiego delle unità a ricircolazione di rulli è la guida delle presse, nella quale si sviluppano forze massime. Con la serie di guide profilate con ricircolazione di rulli RUE..E, Tecnica lineare INA è invece ormai giunta alla quinta generazione d’unità a ricircolazione di rulli. Grande capacità di carico, robustezza, rigidezza, precisione ed eccellente tenuta sono le caratteristiche principali di quest’ultima generazione. La serie RUE..E utilizza come corpi volventi rulli cilindrici profilati alle estremità. A seguito della maggiore superficie di contatto del rullo cilindrico, si ottengono capacità di carico e rigidezze altissime ed inoltre si riducono le pressioni superficiali. Il puro contatto lineare consente un rotolamento senza slittamento. Seguendo le tendenze del mercato, sono stati inseriti nell’assortimento anche modelli di dimensioni maggiori, ampliando la gamma con le unità RUE 100 E-L. Un corpo portante di questa grandezza ha una capacità di carico dinamico di 1.490.000 N. Queste unità di guida sono utilizzate ad esempio nelle raddrizzatrici per anelli di grandi cuscinetti volventi per l’energia eolica. Per la lavorazione di anelli con un peso fino a 4 t e un diametro di 4.500 mm, l’unità RUE 100 E-L deve assorbire nell’asse di trazione forze massime fino a due meganewton. Se necessario, la lunghezza del corpo portante di un carrello (RWU 100 E-L) può anche essere allungata specificamente per l’applicazione. Con un tale allungamento del corpo portante nella versione XL si hanno più corpi volventi portanti nella zona di carico, con conseguente aumento della capacità di carico e della durata.
SMORZAMENTO DELLE VIBRAZIONI
Oltre ai carichi elevati dovuti a pezzi pesanti e nuovi materiali, crescono costantemente anche le velocità di lavorazione e le profondità di taglio, per cui possono crearsi sollecitazioni e vibrazioni durante la lavorazione. Per questo motivo il Gruppo Schaeffler ha trasferito la gamma di elementi smorzanti sulle grandi serie con capacità di carico elevate. Per le unità RUE 100 E sono così disponibili carrelli smorzatori della serie RUDS 100 nelle lunghezze 150, 300 e 450 mm, che sono posizionati sulla guida tra i carrell portanti. I carrelli smorzatori hanno un meato definito fra superficie della guida e lato inferiore del carrello che viene riempito d’olio non in pressione. Lo “squeeze film” che si forma smorza le vibrazioni generate dalla lavorazione. Con la guida lineare compatta idrostatica HLE, infine, Tecnica lineare INA offre un sistema chiuso a tenuta e pronto per l’installazione con regolazione di pressione integrata, che combina le funzioni di guida e smorzamento con le dimensioni compatte di una guida lineare profilata. Sostituisce, in tal modo, la guida lineare profilata e assicura un ottimo fattore di smorzamento.
Guida compatta idrostatica.