Automazione: scelta strategica

Il produttore di macchine utensili come partner strategico

«Per sfruttare al meglio i vantaggi di un simile concetto, avevamo bisogno di una soluzione che potesse essere adattata ai nostri requisiti speciali con la massima flessibilità per l’intero periodo di utilizzo programmato»,  spiega Carsten Berhorst, Project Manager per l’introduzione di Röders Automazione presso il Centro tecnologico per gli stampi di Hella. Le fasi di pianificazione sono iniziate nel 2009 e sono state persino oggetto di varie tesi accademiche. Oltre all’efficienza della fresatrice in termini di dinamica e precisione, i prerequisiti per il progetto includono anche l’uso degli standard software di uniformità per tutti i processi. Nel Centro tecnologico di Hella si utilizzano Catia per la progettazione CAD e Tebis per la programmazione CAM. Un ulteriore prerequisito è un sistema di serraggio modulare con punto zero, con l’aiuto del quale è possibile bloccare una vasta gamma di pezzi, da pezzi di piccole dimensioni a piastre di stampaggio del peso di mezza tonnellata, utilizzando lo stesso schema con accessori standardizzati. L’idea originale era quella di combinare due centri di fresatura di diversi produttori e un robot di un terzo produttore per fornire alla cella pezzi e utensili. Tuttavia, dopo un’attenta valutazione, è stata presa la decisione di cercare un unico partner come fornitore principale. Questo fornitore principale doveva quindi garantire la supervisione generale di tutte le parti del sistema, sia hardware che software. L’obiettivo principale della cella era di eseguire la finitura delle sezioni “dure” dello stampo, cioè quelle che avessero già subito trattamento di indurimento, ma in alcuni casi anche eseguendo la sgrossatura in condizioni “soft”, cioè prima del processo di indurimento. I materiali normalmente utilizzati sono acciai per stampi a caldo come il 1.2343, che presentano valori di durezza di circa 50 HRC o acciai pretrattati come il 1.2738.

La configurazione iniziale

«La prima cella consegnata nella Pasqua 2015 era composta in definitiva da due fresatrici RXU1200 DSH 5 assi fornite da Röders, automatizzate con un robot con capacità di carico netto di movimentazione pari a 495 kg, anch’esso dello stesso fornitore», ci racconta Karl-Heinz Uhle. La decisione è stata presa in favore di questo tipo di impianto poiché esso soddisfaceva ottimamente entrambe le richieste di precisione di lavorazione e quelle di efficienza in sgrossatura e foratura. Inoltre queste macchine sono equipaggiate con motori lineari altamente dinamici e precisi, con un’asse Z particolarmente rigido grazie alla presenza di quattro guide lineari. Con la sua area di lavoro di 1.000×1.050×600 mm e una capacità di carico della tavola basculante di 1.500 kg, sono in grado di lavorare tutti i loro pezzi. Estremamente robusta e in grado di lavorare pezzi di grandi dimensioni in acciaio temprato da utensili con frese fino a 35 mm di diametro. Durante la lavorazione, in alcuni casi, vengono asportati fino a 3 mm di materiale, con trucioli che raggiungono 0,2 mm di spessore. Vengono realizzati anche fori di diametro fino a 12 mm con profondità fino a 250 mm. Per questo tipo di applicazione, le macchine sono state equipaggiate con potenti mandrini con attacco HSK A63 che possono raggiungere la velocità di rotazione massima di 24.000 rpm. A dispetto della loro solidità e robustezza, gli impianti sono così precisi che possono creare dei dettagli molto piccoli e sottili, come per esempio raggi di 0,25 mm usando degli utensili di fresatura con diametri fino a soli 0,4 mm. I processi finali di superfinitura, ove necessari, vengono eseguiti mediante operazioni di finitura manuale o in impianti dedicati. Grazie alla qualità superficiale e alla precisione che è possibile ottenere, è stato possibile ridurre significativamente i costi per queste fasi di lavorazione aggiuntive. Allo stesso tempo, è stata migliorata anche l’accuratezza poiché è stato possibile ridurre al minimo le deviazioni geometriche durante la fase di lucidatura.

L’esperienza positiva

«Attraverso opportuna formazione e con l’aiuto del software di simulazione, siamo stati in grado di prepararci accuratamente prima della consegna», rivela Carsten Berhorst. Il fatto che Röders abbia sviluppato un suo controllo per le proprie macchine e che possa quindi adottare un approccio molto flessibile alle singole richieste del cliente si è dimostrato particolarmente vantaggioso. L’importanza di ciò è stata sperimentata, per esempio, quando si sono utilizzati utensili in carburo di tungsteno più piccoli con programmi CN precedentemente scritti per altre macchine che erano notevolmente più “morbide” e più lente nell’esecuzione del percorso. I nuovi impianti Röders non solo hanno una struttura macchina molto rigida, ma in aggiunta controllano il percorso dell’utensile con estrema precisione, grazie alla frequenza di campionamento del CN pari a 32 KHz e raggiungono inoltre una dinamica eccezionale grazie ai motori lineari. È stato possibile sperimentarlo immediatamente dopo la messa in servizio della macchina, per esempio nel caso di piccoli utensili con arco di contatto esteso con il pezzo in lavorazione che
tendevano a rompersi mentre lavoravano sui fianchi del pezzo, con forze sostanzialmente più elevate di quelle presenti nelle lavorazioni eseguite in precedenza con altre macchine. Dopo l’adattamento di questi programmi
CN esistenti, è stato quindi evidente appurare come le lavorazioni procedessero in modo significativamente più veloce. Grazie alla buona preparazione, è stato possibile avviare la produzione dei propri pezzi solo quattro settimane dopo la consegna e anche la successiva fase di rumping-up si è sviluppata in modo piacevolmente veloce e senza intoppi. Anche il manuale del post processore fornito da Röders, che ha consentito una precisa ottimizzazione dello stesso secondo i requisiti dell’Hella Tool Technology Center, si è rivelato molto utile. Inoltre la familiarizzazione con il controllo RMS6 della macchina e con il Job Manager RMSMain di Röders è avvenuta rapidamente e senza intoppi poiché il produttore di questi due pacchetti software non solo ha prestato una notevole attenzione alla sua efficienza operativa, ma si è anche concentrato molto sulla loro facilità d’uso.

Estensione dell’impianto

«Questa soluzione si è dimostrata così efficace fino a oggi che nell’estate del 2018 abbiamo deciso di realizzare un ampliamento dell’impianto», riferisce Karl-Heinz Uhle. A tal fine, il robot è stato posizionato su una rotaia di 5.500 mm di lunghezza e la cella estesa, con l’aggiunta di una fresatrice Röders tipo RXP950DSH. Questa unità ha un’area di lavoro più piccola, 600x905x500 mm, ma è stata dotata dello stesso mandrino delle altre macchine in modo che tutti gli utensili potessero essere liberamente scambiati all’interno della cella. È stato utilizzato lo stesso sistema di bloccaggio pezzi presente sulle altre macchine al fine di garantire un elevata uniformità. Il Job Manager viene utilizzato per assegnare i lavori in modo chiaro e univoco per una o entrambe le tipologie di macchina e allocarli automaticamente alla macchina corretta. In totale, la cella ha ora 543 posizioni utensile (esterne +
interne) invece delle precedenti 198 e il numero di posizioni pallet è passato da 11 a 21. Attualmente si sta discutendo se aggiungere in futuro una quarta Röders. Tutte le parti da lavorare vengono bloccate sul sistema modulare citato in precedenza grazie a un centraggio con punto zero, in modo che il carico e lo scarico delle macchine possano essere eseguiti in qualsiasi momento senza personale.