Controlli e azionamenti per la rettifica di utensili

Innovazione fino al dettaglio

Schneeberger offre la densità di prestazioni più elevata nella rettifica di utensili

Con nove macchine, ad esempio il modello NGC, J. Schneeberger Maschinen AG garantisce un notevole livello di efficienza nella rettifica di utensili, grazie anche a componenti come una sonda 3D di proprietà facilmente integrabile che può essere implementata in tutte le macchine Schneeberger. Per molti anni partner fidato, FANUC è stata sostenuta dagli ingegneri di Schneeberger che hanno fornito assistenza nei sistemi di controllo e di azionamento.

Esiste una notevole differenza negli utensili di taglio del metallo e del legno, da inserti indicizzabili di piccoli profili fino a grandi utensili di brocciatura e dentatura. Le diverse geometrie, per non parlare dei materiali del pezzo e del lato dell'utensile da rettificare tramite il disco presentano requisiti estremi alle macchine utilizzate per la produzione e la riaffilatura. L'azienda produttrice di macchine J. Schneeberger Maschinen AG, permeata di tradizione e con sede nella città svizzera di Roggwil, considera questo aspetto come una sfida, a cui risponde di conseguenza con soluzioni innovative.

Ogni anno inoltre viene annunciato un nuovo prodotto. Due anni fa all'EMO, ad esempio, Schneeberger ha presentato la maschiatrice NGM, adatta per la produzione di utensili di filettatura in un unico attrezzaggio e dotata di un totale di sei assi, di cui cinque a trasmissione diretta. Una delle funzionalità speciali della maschiatrice NGM è la possibilità che il pezzo oscilli a una frequenza elevata. Hartmut Rühl, direttore del reparto software ed elettronica, spiega: "Gli azionamenti lineari sono ideali per l'oscillazione perché consentono piccoli movimenti molto dinamici che garantiscono l'assenza di usura". La tecnologia di trasmissione diretta per l'oscillazione rapida ha già dimostrato la propria validità nella macchina per la rettifica Gemini GHP presentata dieci anni fa. In tale macchina, tuttavia, il disco di rettifica oscilla perché rappresenta la massa minore quando si esegue la rettifica di utensili creatori di ingranaggi. Al contrario, per gli utensili di filettatura il disco di rettifica ha spesso dimensioni di 300 mm ed è pesante. Per questo motivo Schneeberger ha deciso di far oscillare il pezzo.

Lo sviluppo di macchine a trasmissione diretta è stato supportato da FANUC, da molti anni fornitore di Schneeberger per la tecnologia dei sistemi di controllo e di azionamento.

Ideale per la lavorazione oscillante

In termini di movimenti oscillanti, in Schneeberger non esiste alternativa ai motori lineari. Hartmut Rühl spiega più in dettaglio: "Siamo in grado di ottenere corse di 5 mm a 15 Hz solo con una trasmissione diretta. Di conseguenza programmiamo questi movimenti non tramite G-Code, ma tramite una tabella di dati convertiti in seguito in comandi della macchina con uno speciale software FANUC denominato HCC".

Con la funzione HCC (High-speed Cycle Cutting), che FANUC ha inserito nei controlli CNC serie 30i e 31i, è possibile eseguire procedure di lavorazione precise e omogenee con prestazioni irraggiungibili in qualsiasi altro processo. La struttura di base è semplice: per ogni asse da spostare, viene creata una tabella in cui i movimenti relativi dell'asse particolare sono programmati per un intervallo di tempo definito (ad esempio 1 millisecondo).

Minimo ingombro a terra, area di lavoro di grandi dimensioni

Con la macchina NGC, l'anno scorso Schneeberger ha introdotto una nuova generazione di macchine per la rettifica, universale ed estremamente compatta, adatte a utensili standard, ad esempio creatori di superfici, raggi di raccordo e profili, foratori con prestazioni elevate, alesatori, placchette di tornitura utensile in HSS, carburo e Cermet. Sono disponibili software, processi di rettifica e sistemi di serraggio progettati in modo specifico per l'affilatura di ingranaggi, utensili creatori di forme, lame con rivestimento aderente e lame per ingranaggi elicoidali. La rettifica di lame per il settore cartario, alimentare o plastico fa parte della gamma di funzionalità insieme alla lavorazione di pezzi di forma circolare con serraggio speciale e caricamento automatico.

"Sul mercato sono richieste macchine con il minimo ingombro a terra possibile, che offrano nel contempo lunghi canali di attraversamento", spiega Hartmut Rühl. "Con la macchina NGC, abbiamo raggiunto questo punto di equilibrio". La macchina compatta a 5 assi consente la lavorazione completa degli utensili (circonferenza e superficie) fino a una lunghezza di taglio di 300 mm. Il pezzo può avere un diametro fino a 300 mm e una lunghezza massima di 500 mm. Sebbene entrambe le maschiatrici NGC e NGM siano considerate macchine relativamente piccole, Schneeberger le offre con strumenti per il cambio dei dischi di rettifica e sette pacchi di dischi.

Passaggio a una nuova generazione di controlli

Per tutte le macchine nel segmento di fascia più alta, ad esempio NGM e NGC, Schneeberger utilizza i controllori CNC FANUC serie 31i-B5, ideali per la lavorazione a 5 assi, in una versione con un PC industriale "Panel i" integrato collegato al controllo CNC tramite il bus ad alta velocità HSSB. In questo modo gli specialisti della rettifica possono applicare la propria esperienza al software proprietario con un'interfaccia personalizzata.

Anche tutte le altre macchine di Schneeberger hanno completato il passaggio a Model B, la nuova generazione di controllori FANUC. Per applicazioni più elementari in termini di programmazione, il controllo CNC Power Mate precedente è stato sostituito dal controllo FANUC 35i-B senza supporto del PC. Hartmut Rühl sottolinea che il termine "elementare" non si riferisce alla precisione, ma ai requisiti di programmazione: "Con queste macchine, gli utensili creatori di ingranaggi possono essere sottoposti a riaffilatura con qualità 3A. Si tratta in effetti di un'attività impegnativa che richiede tuttavia solo dieci su venti parametri, che può essere completata localmente sulla macchina".

Lo specialista di controllori Rühl indica anche interesse nel nuovo controllo compatto CNC FANUC 0i-F: "Potrebbe trattarsi di un'altra alternativa per il segmento di fascia più bassa delle nostre macchine per la rettifica che hanno solo pochi assi e che non richiedono capacità multi-canale". Con il controllo 0i-F, presentato in Europa per la prima volta ad AMB 2014, l'azienda leader sul mercato mondiale per i controlli CNC ha rivelato il proprio concetto di semplicità in base al quale tutti i controllori CNC FANUC vengono realizzati secondo uno standard unificato e dispongono di istruzioni operative confrontabili. Ciò significa che entrambi i controlli 31i-B5 e 0i-F richiedono che alcuni componenti periferici, ad esempio amplificatori, unità I/O e così via, siano inseriti nello stesso alloggiamento. È solo il software che fa la differenza.

Risparmio di tempo grazie alla misurazione esatta nella macchina

Schneeberger offre anche un'altra innovazione in tutte le serie e generazioni di macchine, ovvero la propria sonda 3D. Hartmut Rühl spiega le ragioni di questo sviluppo: "Nel tempo, le macchine sono diventate sempre più precise e veloci. Di conseguenza, la sonda integrata dovrebbe disporre di uguali capacità. Per offrire ai nostri clienti la soluzione ottimale, abbiamo sviluppato una sonda 3D che risponde completamente ai nostri requisiti".

La sonda di Schneeberger Zenon si basa sull'utilizzo di estensimetri a semiconduttore, una tecnologia che promette un elevato livello di precisione. Antonio Grasso, ingegnere applicativo e responsabile dello sviluppo, spiega: "Questo metodo di misurazione viene utilizzato anche dai leader di mercato della tecnologia di misurazione 3D tattile e ci consente di raggiungere risultati assolutamente confrontabili". Tale tecnologia con uso di sensori raggiunge un alto grado di ripetibilità che non cambia nemmeno dopo diversi milioni di prove e consente anche di eliminare il fenomeno di commutazioni dei lobi che si verifica con le prove cinematiche.

"Quando utilizziamo la sonda Zenon nelle nostre macchine con motore lineare", spiega Antonio Grasso, "note per una costruzione estremamente rigida, raggiungiamo livelli di precisione difficilmente superate da una macchina di misura a coordinate esterne. Abbiamo provato questo fatto con misure comparate. Il nostro livello di precisione è attualmente sotto il valore di un micron, ma in futuro potremo raggiungere misure riproducibili di 0,5 µm."

Quando utilizza una sonda integrata di questo tipo, l'utente può trarre notevoli vantaggi soprattutto in termini di risparmio di tempo perché può eliminare la necessità di riattrezzaggio, dalla misurazione alla reimpostazione, della macchina per la rettifica. Ogni singolo elemento conta, soprattutto in utensili di grandi dimensioni come i creatori di ingranaggi o addirittura le macchine per la granulazione, che possono pesare fino a una tonnellata. "Per questo tipo di macchine, l'attrezzaggio può richiedere fino a 30 minuti", dichiara Hartmut Rühl.

Da una prospettiva della garanzia di qualità, tuttavia, una sonda integrata nella macchina non sostituisce il sistema di misurazione. Se l'attrezzaggio non è stato eseguito in modo corretto, ad esempio, la sonda integrata potrebbe non rilevare alcuni problemi. Ma Antonio Grasso sottolinea: "L'utente trae vantaggio dal fatto che può valutare il proprio processo di produzione e verificare risultati riproducibili. Di conseguenza, per l'utente è probabilmente sufficiente posizionare solo alcune parti nel sistema di misurazione per verificare la precisione assoluta".

La funzione del controllore accelera il processo di prova

Anche nello sviluppo della nuova sonda, l'ingegnere applicativo ha collaborato con FANUC, fornitore dei sistema di azionamento e del controllore. Lo stesso processo di prova ha pertanto subito un'accelerazione. Nel passato infatti era necessario effettuare la prova sul componente a velocità costante e a tale scopo era necessario mantenere una determinata distanza prima di ogni prova. La nuova generazione di controllori FANUC Model B dispone ora della funzione di controllo feedforward, che consente di effettuare la prova anche nella fase di accelerazione. "Raggiungiamo attualmente la stessa precisione in un tempo molto più breve", riepiloga Grasso. "Poiché il controllo CNC FANUC è dedicato alla lavorazione e non è un controllore per la misurazione che legge le posizioni esatte ogni millisecondo, il risultato è straordinario. Siamo stati pionieri in un'area in cui possiamo competere parzialmente con macchine per la misurazione dedicate".

I buoni risultati di misurazione non sono limitati alle maschiatrici lineari NGN e Schneeberger Sirius. Ottimi risultati sono stati ottenuti anche in prove effettuate su macchine NGC. La sonda Zenon è inoltre retro-compatibile. Se un utente desidera scambiare la sonda Schneeberger esistente, può pertanto farlo tramite una semplice interfaccia.

 

Pionieri nella rettifica di utensili

Già nel 1923 Walter Schneeberger ha fondato l'azienda che porta il suo nome. Due anni più tardi ha lanciato sul mercato il modello R1, una macchina per la rettifica di utensili con applicazioni universali. Nel suo ruolo di precursore della tecnologia, nel 1985 l'azienda ha sviluppato e realizzato le prime rettificatrici di profili con controllo CNC, evento che ha inaugurato la nuova era per la qualità degli utensili. Nel 1990 Schneeberger ha dato inizio al concetto di rettifica a 5 assi e nel 2003 ha presentato Sirius HPM, la prima macchina con azionamenti lineari. Oggi la gamma di prodotti di questa azienda con 170 dipendenti include anche le macchine per la rettifica con controllo CNC Corvus, Gemini e Norma, con output fino a 40 kW. Con la serie Aries, Schneeberger offre inoltre un'alternativa economica alla tecnologia di riaffilatura a 5 assi. Oltre alla sede a Roggwil, Svizzera, l'azienda ha filiali in Germania, Francia, Italia, Stati Uniti e Cina, nonché più di 20 agenzie in tutto il mondo.