Motion INTERVIEW STATION TO STATION TALKING HEADS 01.2014 La rivista per i clienti di UNITED GRINDING Group Stephan Nell parla del futuro della rettiƂca Panoramica delle presentazioni tecnologiche Le relazioni degli esperti al Symposium GRINDING SYMPOSIUM 21 – 23 maggio 2014 Guida a tutte le stazioni Tutte le relazioni da leggere IN QUESTO NUMERO DI MOTION: 3 WELCOME Stephan Nell, CEO di UNITED GRINDING Group, parla del Grinding Symposium 4 NEWS ”Valore aggiunto”: presentato alla stampa il nuovo design delle macchine; il Symposium in cifre; premi a pioggia per Motion; il calendario Motion 6 IL FUTURO DELLA RETTIFICA Il terzo Grinding Symposium di UNITED GRINDING Group fa luce sulle tendenze di oggi e di domani 8 “RIDUZIONE DEI TEMPI DI INATTIVITÀ” Il CEO Stephan Nell parla di nuove tecnologie, sistemi di produzione innovativi e attuali potenzialità per realizzare aumenti di efficienza 11 STAZIONI In 14 stazioni, i visitatori del Grinding Symposium possono vedere le tecnologie in azione 01_Lavorazione efficiente con la PROKOS XT 02_Tecnologie per la costruzione di utensili e stampi 03_Rettifica di cuscinetti per alberi a gomiti 04_Competenze per la rettifica interna 05_Software per efficienza e precisione 06_Rettifica senza punte con tuffo obliquo 07_Customer Care 08_Per un’alta produttività 09_Veloce e flessibile 10_Produttività e lavorazione completa 11_Rettifica altamente produttiva di inserti 12_Tecnologia laser o di rettifica? 13_Controllo degli utensili con Tool Measure Interface 14_Efficienza attraverso le più recenti soluzioni software 2 27 RELAZIONI In 20 relazioni all’interno di cinque seminari vengono delineati gli sviluppi del settore delle rettificatrici e della produzione industriale A COLLOQUIO CON GLI ESPERTI I_PRODUZIONE INTELLIGENTE Rulebreaker® – Rompere le regole per battere la concorrenza Intelligenza professionale Tendenze della tecnologia di rettifica Competenze di produzione per l’innovazione II_ RETTIFICA IN PIANO E DI PROFILI Rettifica a corsa rapida per la ceramica ad alte prestazioni RazorTec® – Efficace pulizia delle mole Tendenze dello sviluppo degli utensili di rettifica Progettazione degli utensili di rettifica III_ RETTIFICA CILINDRICA PER LA PRODUZIONE Maggiori prestazioni nella rettifica cilindrica esterna Vibrazioni nella rettifica senza punte Utilizzo razionale del lubrorefrigerante Rettifica CBN per la produzione di massa IV_RETTIFICA DI UTENSILI Massima precisione nella rettifica di utensili Lavorazione laser 3D dei materiali Impiego della più moderna tecnologia di misurazione Utensili ad alte prestazioni in metallo pieno V_RETTIFICA CILINDRICA UNIVERSALE Comportamento termico delle macchine utensili Le più recenti tecnologie di rettifica e ravvivatura Stabilità dinamica delle rettificatrici Processi di rettifica cilindrica computerizzati Motion 01. 2014 IT_2_Motion_01_2014 2 29.04.14 15:25 WELCOME Photo: Kai Müllenhoff “IL VOSTRO SUCCESSO È IL NOSTRO SUCCESSO – CON QUESTO SPIRITO, VI DIAMO IL BENVENUTO AL GRINDING SYMPOSIUM.” CARI LETTORI, Quando si parla di produzione industriale, oggi vengono subito alla mente concetti come “Industrie 4.0” e stampa 3D, o processi di produzione additivi multidimensionali. Le macchine di produzione comunicano tra loro e la stampante 3D realizza pezzi complessi. Gli ingegneri e gli sviluppatori di software di UNITED GRINDING lavorano da tempo a numerosi progetti di sviluppo sul tema della produzione in rete. Tuttavia, se si vuole essere credibili parlando di Industrie 4.0 e stampanti 3D, occorre avere sempre ben presente anche la realtà attuale. E le domande aperte sono ancora numerose. In che cosa consiste la “intelligenza” del pezzo, in gran parte ancora da realizzare? Che dire del consumo di energia dei singoli processi? Quale qualità superficiale si può realmente ottenere? “Chi fantastica del futuro è più credibile se tiene conto anche della realtà”. COLOFONE EDITORE United Grinding Group AG, Jubiläumsstraße 95, 3005 Berna UNITED GRINDING Group basa il proprio lavoro non su slogan e tendenze, ma su un unico grande obiettivo. La nostra missione è CONTRIBUIRE CONCRETAMENTE AL SUCCESSO DEI CLIENTI. Sappiamo che quello che conta è sempre produrre la massima qualità, nel minor tempo e con il minor consumo di risorse possibile. Questo è vero oggi come lo era ieri e come lo sarà domani. Lavoriamo al vostro fianco per realizzare questo obiettivo: con macchine della migliore qualità, la nostra vasta offerta di servizi, il nostro know-how e, questa primavera, con esperienze ricche di contenuti al Grinding Symposium. Con questo spirito, vi aspetto a Thun PER SCAMBIARE IDEE E ASCOLTARE I VOSTRI SUGGERIMENTI. In attesa di trascorrere con voi momenti piacevoli al GRINDING SYMPOSIUM 2014, vi auguro una buona lettura di questa edizione speciale del nostro magazine Motion! Stephan Nell, CEO, United Grinding Group AG RESPONSABILE Sandro Bottazzo DIREZIONE PROGETTI Philippe Selot CAPOREDATTORE Michael Hopp (responsabile legale) DIREZIONE ARTISTICA Jessica Winter OPERATION MANAGER Niels Baumgarten REDAZIONE IMMAGINI Julia Peukert AUTORI Klaus Jopp, Heinz-Jürgen Köhler (coordinamento test), Merle-Sophie Röhl, Ira Schoers LAYOUT Tobias Heidmeier, Sandra Rudl PRODUZIONE Claude Hellweg (dir.), Stefanie Albrecht CASA EDITRICE E INDIRIZZO DELLA REDAZIONE HOFFMANN UND CAMPE VERLAG GmbH, Harvestehuder Weg 42, 20149 Amburgo, Tel. +49.40.44 188-457, Fax +49.40.44 188-236 DIRETTORI Christian Breid, Dr. Kai Laakmann, Christian Schlottau ACCOUNT MANAGER Niels Baumgarten LITHO PX2, Amburgo STAMPA Neef-Stumme premium printing, Wittingen. Stampato su carta certificata FSC® (FSC® - C 1857) ® Tutti i marchi contrassegnati dal simbolo sono registrati come marchi base almeno in Svizzera o in Germania e pertanto autorizzati all’uso del simbolo. Motion 01. 2014 IT_3_Motion_01_2014 3 3 29.04.14 15:25 UNITED GRINDIN GRINDING GROUP NEWS UNITED GRINDING GROUP AL RITMO DELL’INNOVAZIONE ALLA FIERA DELL’INDUSTRIA METALLURGICA EMO che si è tenuta a settembre 2013, UNITED GRINDING Group ha presentato il nuovo design delle proprie macchine e il nuovo marchio del Gruppo. L’evento si è svolto all’insegna del motto “The Rhythm of Innovation”, con i collaboratori di undici paesi protagonisti di una videoclip e percussionisti e ballerini presenti allo stand con esibizioni piene di ritmo ed energia. Ampi riconoscimenti sono venuti dalla stampa specializzata internazionale. Il valore aggiunto del nuovo design per il cliente è stato sottolineato dal canadese “Metalworking”. Oltre all’estetica moderna, ci sono “una serie di vantaggi ergonomici aggiuntivi” ha evidenziato la rivista tedesca “maschine + werkzeug”. “Nuova immagine, nuovi punti di forza” ha dichiarato entusiasticamente il cinese “Machine Market”. Particolare interesse ha suscitato la STUDER S11, presentata in anteprima alla fiera. La sua compattezza sorprende, ha scritto il tedesco “MM MaschinenMarkt”. La ciliegina sulla torta, secondo lo “Schweizer Maschinenmarkt”, è “la sua estetica moderna che valorizza lo stabilimento di produzione”. La S11 non è solo la risposta alle esigenze degli utilizzatori, si legge sul portale d’informazione tailandese Thai PR, ma con la sua compattezza definisce nuovi standard per il settore. Il nuovo design della macchina garantisce un’ergonomia e un comfort d’uso ottimali “IL NUOVO DESIGN NON CONSISTE SEMPLICEMENTE IN UN’ESTETICA PIÙ MODERNA, MA OFFRE ANCHE UNA SERIE DI VANTAGGI ERGONOMICI.” maschine + werkzeug, Germania 4 Motion 01. 2014 IT_4_Motion_01_2014 4 29.04.14 12:41 MÄGERLE BLOHM JUNG STUDER SCHAUDT MIKROSA WALTER EWAG GRINDING SYMPOSIUM IL SYMPOSIUM IN CIFRE 900 min UNITED GRINDING GROUP di contributi di 20 rinomati esperti internazionali sulle tendenze e le innovazioni del settore delle rettificatrici e dell’industria manifatturiera. 16 294 m ² di superficie del Thun-Expo dedicata al Symposium. Il 7% della superficie è occupato dalle stazioni, il 12% dal padiglione del catering. 4 LE LINGUE ufficiali al Grinding Symposium. Le relazioni e le presentazioni tecnologiche si terranno in tedesco, inglese, francese o italiano con traduzione simultanea nelle altre lingue. 3 giornate a Thun dedicate alla lavorazione dura-fine. 174,9 t PREMI A PIOGGIA PER “MOTION” “ECCELLENTE” è il giudizio espresso dalla giuria degli Spotlight Awards statunitensi sul magazine per i clienti di UNITED GRINDING Group che si è aggiudicato l’argento. “Motion” ha convinto la giuria per la struttura chiara, la ricchezza dei contenuti e il layout creativo. Il magazine si è affermato su una concorrenza internazionale di oltre 1500 media d’impresa. Nel 2013 il magazine ha ottenuto altri due riconoscimenti nell’ambito di concorsi dedicati alla comunicazione d’impresa: una menzione ai Galaxy Awards e il GOOD DESIGN Award all’interno dell’omonimo concorso dedicato al design. UNITED GRINDING GROUP IL CALENDARIO MOTION è il peso totale delle macchine che saranno presentate al Symposium. Tra queste, numerose novità mondiali. 154 presentazioni tecnologiche nelle 14 stazioni del Grinding Symposium mostrano ai visitatori le soluzioni applicative dal vivo. IT_5_Motion_01_2014 5 LUGLIO 2014 14.– 17.7.2014 EASTPO, SHANGHAI, CINA WWW.EMTE-EASTPO.COM SETTEMBRE 2014 1.– 5.9.2014 CIEME, SHENYANG, CINA WWW.CIEME.ORG.CN 8.– 13.9.2014 IMTS, CHICAGO, USA WWW.IMTS.COM 16.– 20.9.2014 AMB, STOCCARDA, GERMANIA WWW.MESSE-STUTTGART.DE/AMB OTTOBRE 2014 30.9.– 4.10.2014 Bi-MU, MILANO, ITALIA WWW.BIMU.IT 7.– 12.10.2014 TATEF, ISTANBUL, TURCHIA WWW.TATEF.COM NOVEMBRE 2014 30.10.– 4.11.2014 JIMTOF, TOKIO, GIAPPONE WWW.JIMTOF.ORG 18.– 21.11.2014 PRODEX, BASILEA, SVIZZERA WWW.PRODEX.CH Motion 01. 2014 5 29.04.14 12:41 UNITED GRINDING GROUP RUBRIK IL FUTURO DELLA RETTIFICA Photo: Schweizfotos.com / Christoph Graf / Aeropix Al Grinding Symposium che si terrà a Thun, Svizzera, dal 21 al 23|maggio|2014, UNITED GRINDING Group parlerà del futuro dell’industria delle rettificatrici con i propri clienti e con esperti del settore. Al centro vi saranno lo sviluppo di metodi di lavorazione innovativi come le tecnologie laser e i concetti della produzione in rete 6 Motion 01. 2014 IT_6_Motion_01_2014 6 29.04.14 13:42 MÄGERLE BLOHM JUNG STUDER SCHAUDT MIKROSA WALTER EWAG er la terza volta UNITED GRINDING Group invita i propri clienti al Grinding Symposium. Nelle tre giornate dell’evento sono attesi i contributi di 20 rinomati esperti del settore della rettifica e della produzione industriale. Tra i relatori vi saranno specialisti di UNITED GRINDING Group e rappresentanti della comunità scientifica ed economica. Verranno delineati sia i futuri scenari della rettifica, sia le possibilità di innovazione della produzione industriale oltre l’ambito specifico dei processi di rettifica. Questa parte teorica dedicata agli sviluppi futuri sarà integrata da alcune dimostrazioni pratiche. In 14 stazioni, i visitatori potranno vedere “in azione” alcune innovazioni tecnologiche di UNITED GRINDING Group. Nel corso di queste dimostrazioni, verranno presentate alcune nuove macchine come la JUNG JE600 che promette la massima qualità superficiale nella fabbricazione di stampi e utensili, o la SCHAUDT P THUN EXPO: TRA IL LAGO E I MONTI Photo: Thun Expo Il centro fieristico Thun-Expo si trova nella parte ovest della città, tra lo Schlossberg e il lago di Thun. Il Grinding Symposium occuperà tre sale, una dedicata al seminario e alle relazioni degli esperti, una per le presentazioni tecnologiche e una per gli incontri e gli scambi di opinione tra i partecipanti (foto, a destra). Motion 01. 2014 IT_7_Motion_01_2014 7 7 29.04.14 13:42 UNITED GRINDING GROUP INTERVIEW “IL SUCCESSO DEI NOSTRI CLIENTI È IL FATTORE DECISIVO” Dal laser alla stampa 3D: Stephan Nell, CEO di UNITED GRINDING Group, parla del ruolo delle nuove tecnologie nella costruzione delle rettificatrici e delle reali potenzialità di innovazione e riduzione dei costi per il settore CRANKGRIND per la rettifica ad alta velocità di alberi a gomiti. I clienti presenti a Thun conosceranno anche le novità che riguardano il software. Verranno presentate tra l’altro 13 innovative funzionalità di STUDER e l’interfaccia TOOL MEASURE INTERFACE che collega il software di rettifica e di misurazione sulla HELITRONIC di WALTER. La combinazione di hardware e software, temi che riguardano l’assistenza e problemi accessori al processo di rettifica, è parte dell’approccio olistico di UNITED GRINDING Group. Contribuire al successo dei clienti è, secondo il CEO Stephan Nell, l’obiettivo primario dell’azienda. “Il cliente deve potere produrre i propri pezzi con la massima qualità, nel minor tempo e con il minimo consumo di risorse possibile”. Per realizzare questo obiettivo, non sono sempre necessarie soluzioni di alta tecnologia, a volte è sufficiente migliorare l’accessibilità della macchina come nel caso della STUDER S11. “Spesso sono le cose semplici a offrire le migliori possibilità di ottimizzazione” spiega Nell. La località dove si svolge il Symposium, sul lago di Thun, è anche la sede principale della Fritz Studer AG. Anche la scelta del luogo rispecchia la filosofia di UNITED GRINDING Group. Vogliamo mantenere la promessa di qualità europea anche nei mercati internazionali. “Potere proporre la qualità svizzera o tedesca nel mondo non è certo uno svantaggio” prosegue Stephan Nell. Poiché i clienti di UNITED GRINDING Group si trovano in tutti i mercati nel mondo, Stephan Nell sottolinea: “Per noi è importante creare un’organizzazione locale vicina al cliente, che parli la lingua del cliente e ne comprenda la cultura. Vogliamo offrire servizi locali di assistenza e supporto ai processi di produzione del cliente”. 8 “Vi aspettiamo a Thun per parlare insieme del futuro del nostro settore” si legge sulla homepage del Grinding Symposium. Come appare il futuro del settore? In quale direzione si sviluppa? Stephan Nell: Se lo sapessimo, non ci sarebbe più bisogno di parlarne. Ci sono molte tendenze, ma ad oggi è difficile definire una direzione precisa. Il progetto Industrie 4.0 e la stampa 3D sono certamente due temi centrali. Inoltre, al Grinding Symposium ci occupiamo anche di aspetti che esulano dall’ambito specifico della lavorazione dura-fine: come affrontare i nuovi temi, produrre idee e gestire le innovazioni. Pensando a Industrie 4.0, non è mai del tutto chiaro di che cosa si parli. Qual è il significato del progetto per il settore delle rettificatrici? Stephan Nell:Uno dei temi centrali è la produzione in rete. Dal mio punto di vista, la sfida principale è quella di annettere informazioni al pezzo in lavorazione. Il pezzo deve “sapere” in quale fase di lavorazione si trovi e quale sarà la successiva. Le macchine moderne, il loro sistema di comando e il software sono in grado di elaborare A COLLOQUIO STEPHAN NELL Stephan Nell (46) ha iniziato a lavorare per STUDER nel 2003 come direttore delle vendite. Nel 2005 è entrato a far parte del consiglio di amministrazione dell’azienda e dal 2012 è CEO di United Grinding Group AG. le informazioni, non è questo il problema. La domanda è: come posso trasmettere queste informazioni al pezzo? La stampa 3D si sta affermando nel vostro settore? Possiamo pensare che diverrà la nuova rettifica? Stephan Nell: No, non credo. La produzione generica di pezzi non può mai offrire la stessa qualità superficiale della rettifica. I limiti del processo sono dati dalla granulometria dei materiali, dal diametro del fascio laser – non è assolutamente possibile ottenere una lavorazione altrettanto fine delle superfici. Questa tecnologia non potrà quindi sostituire la rettifica, ma influirà sul settore dato che la stampa 3D avrà effetti sul consumo mondiale di utensili – e gli utensili devono essere rettificati. Inoltre il consumo energetico delle stampanti 3D è Motion 01. 2014 IT_8_Motion_01_2014 8 29.04.14 13:42 MÄGERLE BLOHM JUNG STUDER SCHAUDT MIKROSA WALTER EWAG oggi ancora troppo elevato. Pertanto, dal mio punto di vista, questo procedimento avrà una diffusione limitata nel prossimo futuro. Nel frattempo si fanno strada strumenti futuristici per la manutenzione: “augmented reality” e spazio virtuale sono le parole d’ordine. Che ruolo svolgono queste tecnologie in UNITED GRINDING? Stephan Nell: In STUDER abbiamo messo a punto la macchina virtuale già alcuni anni fa. Si tratta di un enorme investimento e i vantaggi, rispetto alla moderna simulazione, sono trascurabili. Possiamo simulare qualsiasi ambiente macchina, con qualsiasi pezzo, ed eseguire crash test. I vantaggi della macchina virtuale sono così limitati che i costi non si ripagano. I nostri sviluppi in questo settore sono rivolti alle attività di formazione e addestramento, non ancora alla produzione. Photos: Kai Müllenhoff Come sono organizzati i processi di innovazione di UNITED GRINDING a livello di Gruppo? Stephan Nell: Ciascuna azienda del Gruppo ha un reparto dedicato all’innovazione nel quale i collaboratori si occupano esclusivamente di pensare a come saranno i processi produttivi di domani. Una quota del budget per lo sviluppo è destinata esclusivamente alle innovazioni. In questo modo non corriamo il rischio di non avere tempo nei momenti migliori, o denaro in quelli peggiori, da dedicare all’innovazione. Vi sono poi progetti come lo sviluppo laser di EWAG che da tempo non riguardano più solo EWAG. Questi progetti vengono spesso gestiti con la collaborazione di tutte le aziende del Gruppo. Un’azienda è “titolare” del progetto di sviluppo, ma dietro vi sono sempre lo scambio di tecnologie e le conoscenze a sostegno delle tecnologie. Questa collaborazione è uno dei vantaggi che UNITED GRINDING può sfruttare. Dove vede le maggiori potenzialità di innovazione per il settore della rettifica? Stephan Nell: In passato l’obiettivo era principalmente quello di creare processi di rettifica ottimali. Oggi i processi sono in parte già maturi, ma ci sono sempre innovazioni che riguardano le macchine, la costruzione delle mole o i lubrorefrigeranti. Una maggiore capacità di asportazione si ottiene anche aumentando la rigidità delle macchine. Credo tuttavia che le maggiori potenzialità risiedano oggi nella riduzione dei tempi di inattività, ottenibile non solo ottimizzando le operazioni di conversione delle macchine, “VOGLIAMO FORNIRE AL CLIENTE UN SUPPORTO OTTIMALE PER L’INTERO CICLO DI VITA DELLA MACCHINA CONSENTENDOGLI DI MASSIMIZZARE L’EFFICIENZA DI PRODUZIONE.” Stephan Nell ma anche eliminando intere catene logistiche attraverso la lavorazione combinata su una sola macchina. Una moderna macchina MÄGERLE, ad esempio, non è più una semplice rettificatrice ma un centro di rettifica in grado di fresare, tornire e alesare. Vi sono progetti nei quali il numero delle macchine utensili coinvolte nel processo di produzione può essere nettamente ridotto grazie all’im- plementazione di tecnologie di lavorazione combinate sulle nostre macchine. Questo si traduce in vantaggi sul piano degli investimenti, dell’occupazione di spazio e della logistica: non è più necessario utilizzare un gran numero di macchine. Sono tutti settori nei quali si può realizzare un grande risparmio di tempo e, di conseguenza, significativi aumenti di produttività. Motion 01. 2014 IT_9_Motion_01_2014 9 9 29.04.14 13:42 UNITED GRINDING GROUP INTERVIEW i nostri clienti. La vicinanza è quindi geografica ma anche culturale. Occorre cioè comprendere ciò che il cliente desidera, come vive, quali sono le caratteristiche dei suoi processi produttivi e quali le soluzioni più giuste per lui. A questo pensano gli oltre 450 collaboratori che operano nel settore After Sales di UNITED GRINDING Group in tutto il mondo. Stephan Nell Una delle promesse di UNITED GRINDING è l’aumento di competitività dei clienti. Come pensate di mantenere questa promessa oggi e in futuro? Stephan Nell: Vogliamo vendere al cliente non solo la macchina ma anche il knowhow. Si comincia dalla consulenza iniziale: come sono strutturate le fasi di processo, la catena del valore e il processo di rettifica? Forniamo inoltre assistenza o formazione per i dipendenti dei nostri clienti. Abbiamo creato delle “accademie” nelle quali formiamo i dipendenti dei clienti mettendoli nelle condizioni di sfruttare in modo ottimale le tecnologie che dovranno utilizzare e di testarne i limiti. Attraverso la manutenzione preventiva aiutiamo il cliente a ottimizzare l’efficienza generale dell’impianto e ad evitare i fermi macchina non programmati. Acquisiamo una moltitudine di dati sulle macchine che ci permettono di prevedere cosa dovrà essere sostituito e quando, per potere effettuare interventi di manutenzione programmata. Quando il cliente vuole passare alla produzione di un nuovo pezzo, forniamo assistenza per la conversione della macchina. Intendiamo fornire al cliente un supporto ottimale per l’intero ciclo di vita della macchina consentendogli di massimizzare l’efficienza di produzione. Come gestite l’assistenza informatizzata ai clienti? Stephan Nell: Rappresenta un grosso impegno. Occorre raccogliere e analizzare una moltitudine di dati e naturalmente 10 questo comporta anche l’impegno a proteggere le informazioni: acquisendo un grande numero di dati ci si avvicina anche alle informazioni riservate che riguardano i processi produttivi del cliente. Questo è naturalmente un importante limite che può essere superato solo con la collaborazione e l’accordo con il cliente. In che modo il Gruppo assicura le proprie competenze di produzione? Stephan Nell: Le competenze sono uno degli elementi fondamentali del nostro programma PuLs®. Il programma mette al centro i concetti di precisione e passione che sono alla base della nostra filosofia aziendale. Gli obiettivi sono l’eliminazione degli sprechi, l’ottimizzazione dei processi e la formazione continuativa dei nostri collaboratori. Sul piano dei processi di produzione questo significa fissare degli standard di riferimento per l’intero settore a livello mondiale. E per perseguire con coerenza questi obiettivi, occorre migliorarsi costantemente. “Close to the customer”, “zero distance” – concetti che descrivono un più stretto rapporto con il cliente. Cosa significa per voi essere vicini al cliente? In che modo ci riuscite? Le tecnologie digitali aiutano in questo senso? Stephan Nell: Le tecnologie digitali ci permettono sicuramente di collegarci a una macchina online. Questo aiuta, certo, ma non è tutto. Vicinanza significa anche essere presenti sui mercati locali in cui operano Un altro tema che ha a che fare con l’innovazione e che ci porta direttamente al Symposium: uno dei relatori ha coniato il termine “rulebreaker”. In quali ambiti UNITED GRINDING Group ha “infranto le regole”? Stephan Nell: In passato abbiamo introdotto innovazioni che hanno impresso una nuova direzione all’intero settore. Pensiamo ad esempio alla testa di rettifica a mole multiple e alla prima macchina CNC. Queste innovazioni hanno veramente cambiato qualcosa e segnato importanti svolte. Attualmente penso al laser, anche se questa tecnologia ha appena iniziato a mostrare le proprie potenzialità. Per concludere: cosa si aspetta dal Symposium, quali sono i suoi programmi? Stephan Nell: Sarò presente al Symposium, soprattutto per i clienti. Voglio trascorrere più tempo possibile con i clienti, parlare con loro, capire cosa si aspettano da noi. È un’occasione per incontrare i clienti di tutto il mondo. Sarebbe bello se i clienti potessero tornare a casa con la sensazione di essere stati arricchiti da questa esperienza. Un altro aspetto per me importante: non parleremo solo di rettifica. Presenteremo anche temi che non hanno niente a che fare con la rettifica, ma piuttosto con l’ottimizzazione e il miglioramento nei settori più diversi. Ed è quello che abbiamo sintetizzato nel nostro slogan: vogliamo contribuire al successo dei nostri clienti. Ci auguriamo quindi di potere offrire ai nostri clienti un reale valore aggiunto. Interview: Michael Hopp Photo: Kai Müllenhoff “L’OBIETTIVO È EVITARE GLI SPRECHI LUNGO L’INTERA CATENA DI PROCESSO, PuLs® È LA NOSTRA RISPOSTA” In che modo questa vicinanza al cliente si riflette sulla capacità di innovazione? Stephan Nell: Quanto più si è vicini ai clienti tanto meglio li si comprende e si conoscono le loro esigenze. In questo modo è più facile concepire innovazioni adatte a culture diverse, alle quali da soli forse non penseremmo. Anche la S11 è nata così. Motion 01. 2014 IT_10_Motion_01_2014 10 29.04.14 13:42 SCHLEIFRING GRUPPE RUBRIK STATION 01 LAVORAZIONE EFFICIENTE CON LA PROKOS XT 02 TECNOLOGIA PER LA COSTRUZIONE DI STAMPI E UTENSILI 03 RETTIFICA DI CUSCINETTI PER ALBERI A GOMITI 04 COMPETENZE PER LA RETTIFICA INTERNA 05 SOFTWARE PER EFFICIENZA E PRECISIONE 06 RETTIFICA SENZA PUNTE CON TUFFO OBLIQUO 07 CUSTOMER CARE 08 PER UN’ALTA PRODUTTIVITÀ 09 VELOCITÀ E FLESSIBILITÀ STATION 10 PRODUTTIVITÀ E LAVORAZIONE COMPLETA 11 RETTIFICA ALTAMENTE PRODUTTIVA DI INSERTI 12 TECNOLOGIA LASER O DI RETTIFICA? Tecnologie in azione in 14 stazioni – dall’hardware al software, fino a un servizio di assistenza completo 13 CONTROLLO DEGLI UTENSILI CON TOOL MEASURE INTERFACE 14 EFFICIENZA GRAZIE ALLE PIÙ RECENTI SOLUZIONI SOFTWARE Photo: ALIMDI.NET / Stefan Huwiler TO 11 Motion 01. 2014 IT_11_Motion_01_2014 11 29.04.14 13:48 UNITED GRINDING GROUP 01 TUTTI I VANTAGGI IN BREVE Lavorazione combinata: rettifica, alesatura e fresatura con una sola operazione di serraggio Riduzione dei tempi di allestimento e dei tempi di inattività attraverso il collegamento CAD/CAM Cambio utensili più rapido con 24 stazioni Possibilità di automazione con robot Massima disponibilità e affidabilità garantite dal comando Siemens “IL COLLEGAMENTO CAD/CAM CONTRIBUISCE IN MODO DECISIVO A RIDURRE I TEMPI DI ALLESTIMENTO E DI INATTIVITÀ.” Arne Hoffmann, Blohm Jung GmbH PRODUZIONE PIÙ EFFICIENTE CON PROKOS XT TEMPI DI LAVORAZIONE PIÙ BREVI, una configurazione più semplice e processi automatizzati rendono più efficiente il processo di produzione. Questi parametri di produzione possono essere ottimizzati utilizzando il nuovo centro di lavorazione completo PROKOS XT. Il centro unisce a tecnologie come la rettifica a corsa rapida, la rettifica in profondità, l‘alesatura e la fresatura un nuovo pacchetto software avanzato per il collegamento CAD/CAM. Il risultato è una soluzione di produzione efficiente non solo per la lavorazione di pale per turbine. Con la nuova soluzione software, l‘utilizzatore può sviluppare e simulare le operazioni di rettifica, alesatura e fresatura al PC ed effettuare un test di collisione prima di trasferire il programma sulla macchina. Il software supporta inoltre la collaudata programmazione dei cicli di BLOHM. Tale ampiezza di funzionalità è fino ad oggi unica. Il software permette all‘operatore di modificare come al solito alcuni parametri tecnologici come la ripartizione del taglio e il momento della ravvivatura direttamente sulla macchina. All‘occorrenza queste modifiche possono essere caricate nel programma e tutti i dati tecnologici memorizzati nella banca dati degli utensili CAM. Con la nuova soluzione software si evitano gli errori nella creazione del programma che possono danneggiare la macchina. I tempi di messa in servizio della macchina risultano abbreviati. Insieme all‘avanzata tecnologia di serraggio GreenCap® e a un asse rotante supplementare, la PROKOS può essere trasformata in una macchina a sei assi, ideale per la lavorazione di pale rotoriche per turbine con una sola operazione di serraggio. Sempre alla stazione 1 del Grinding Symposium si può conoscere RazorTech®, l‘innovativo procedimento per la ravvivatura e la pulizia delle mole a intervalli programmati durante il processo, che consente di ridurre l‘usura delle mole fino al 30%. CONTATTO arne.hoffmann@blohmjung.com Photo: Kai Müllenhoff La simulazione del programma in fase di progettazione permette di prevedere con anticipo e in modo realistico i tempi di processo 12 Motion 01. 2014 IT_12_Motion_01_2014 12 29.04.14 13:55 MÄGERLE BLOHM JUNG STUDER SCHAUDT MIKROSA WALTER EWAG 02 TUTTI I VANTAGGI IN BREVE Massima precisione e qualità superficiale Massima flessibilità Grande varietà di pezzi Volantini per l’incremento manuale degli assi Funzione di corsa breve con 330 corse al min. su una lunghezza di 25 millimetri TECNOLOGIA PER LA COSTRUZIONE DI UTENSILI E STAMPI “LE NUOVE MACCHINE JUNG OFFRONO I MASSIMI LIVELLI DI FLESSIBILITÀE PRECISIONE PER LA COSTRUZIONED I UTENSILI E STAMPI”. Thomas Mank, Blohm Jung GmbH CON DUE NUOVE SERIE JUNG porta avanti una tradizione di successi. La macchina CNC della serie J basata sulla nota piattaforma JUNG è oggi disponibile in due dimensioni costruttive: la J600 con uno spazio di lavoro di 600 x 300 millimetri e la J800 (800 x 400). Al Grinding Symposium verrà presentata per la prima volta anche la nuova JE600. È la prima macchina della nuova serie JE con comando EasyProfile. Entrambe le macchine possono essere accessoriate con i sistemi di ravvivatura BLOHM e JUNG. Qualunque sia la combinazione scelta dall’utente, la massima precisione e una qualità superficiale ottimale, abbinate a un sistema di azionamento intuitivo, garantiscono ottimi risultati. Un presupposto decisivo per un’eccellente qualità superficiale sono le guide di scorrimento idrodinamiche a basso attrito EasySlide di cui è dotata la macchina. Le guide offrono eccellenti proprietà di assorbimento delle vibrazioni e una bassa rumorosità della macchina. Le viti a sfere di alta precisione garantiscono forti accelerazioni, 300 corse al minuto e velocità di avanzamento fino a 50 metri al minuto, creando così i presupposti per un funzionamento economico. La costruzione meccanica di precisione della macchina assicura eccellenti risultati di rettifica nel tempo. “L’utilizzatore ha la sicurezza che i pezzi lavorati sulle nuove macchine JUNG corrisponderanno esattamente alle sue aspettative, anche senza costanti controlli intermedi” dichiara Thomas Mank, area manager di JUNG. Soprattutto in fase di allestimento, le macchine offrono un alto livello di ergonomia. Due volantini elettronici azionabili in modo indipendente facilitano la lavorazione. Il dispositivo di ravvivatura per profili sopra testa PA-K37 opzionale per la serie J garantisce l’utilizzo senza limiti del campo di rettifica grazie alla regolazione automatica dell’utensile. CONTATTO thomas.mank@blohmjung.com Motion 01. 2014 IT_13_Motion_01_2014 13 13 29.04.14 13:55 UNITED GRINDING GROUP 03 TUTTI I VANTAGGI IN BREVE Doppia slitta per la massima produttività Velocità di rettifica fino a 200 m/s Basamento della macchina in Granitan® per un’elevata stabilità termica e ammortizzazione dinamica Collaudata guida StuderGuide® sull’asse Z Guide idrostatiche ammortizzanti non soggette a usura sugli assi X Ergonomia ottimale della macchina RETTIFICA DI CUSCINETTI PER ALBERI A GOMITI CON LA CRANKGRIND, SCHAUDT presenta per la prima volta una macchina per la rettifica ad alta velocità di alberi a gomiti, in grado di garantire anche il massimo grado di precisione della rettifica. La decennale esperienza nel settore della rettifica non cilindrica è confluita in questo nuovo modello che fa ora il suo debutto mondiale al Grinding Symposium. La macchina è provvista di due slitte incrociate, ognuna a movimento indipendente. Ogni slitta è collegata a un asse Z e ad un asse X altamente dinamico, ottimizzati per la rettifica a tuffo e longitudinale dei cuscinetti di banco e cuscinetti ai mozzi degli alberi a gomiti. Ogni slitta è inoltre equipaggiata con una mola di rettifica di grandi dimensioni (600 millimetri di diametro) dotata di azionamento diretto ad alte prestazioni. Il sistema consente la lavorazione sincrona dei cuscinetti da banco e cuscinetti ai mozzi adiacenti, con una sensibile riduzione dei tempi di rettifica. La CrankGrind è installata sul collaudato basamento in Granitan® ed offre un’elevata stabilità termica e un’eccellente ammortizzazione dinamica. Processi di rettifica stabili e altamente precisi sono garantiti dal basamento ottimizzato della macchina e dal collaudato sistema StuderGuide® sull’asse Z, che combina lo scorrimento idrodinamico alla guida idrostatica. Sugli assi X provvisti di motori lineari sono installate guide idrostatiche che assorbono le forze magnetiche senza usura, garantendo quindi una planarità ottimale. CONTATTO daniel.mavro@schaudtmikrosa.com “NELLO SVILUPPO DELLA CRANKGRIND ABBIAMO PENSATO NON SOLTANTO A UN’ALTA FUNZIONALITÀ E PRODUTTIVITÀ MA ANCHE A UN’ERGONOMIA OTTIMALE.” Daniel Mavro, Schaudt Mikrosa GmbH Anteprima mondiale: la nuova CrankGrind rettifica i cuscinetti di banco e i cuscinetti ai mozzi con la massima precisione e nel più breve tempo possibile 14 Motion 01. 2014 IT_14_Motion_01_2014 14 29.04.14 15:30 MÄGERLE BLOHM JUNG STUDER SCHAUDT MIKROSA WALTER EWAG 04 I VANTAGGI DELLA S141 IN BREVE Lunghezza dei pezzi fino a 1300 millimetri Peso dei pezzi fino a 250 chilogrammi Ampia scelta di mandrini e dispositivi di ravvivatura Ergonomia ottimizzata Photo: Guy Jost Alta competenza nella rettifica interna: STUDER presenta tre macchine che coprono tutte le esigenze di produzione, fino alla lavorazione di pezzi di grandi dimensioni COMPETENZA NELLA RETTIFICA INTERNA TUTTE LE COMPETENZE di STUDER nel settore della rettifica interna sono riunite nelle macchine presentate alla stazione 4 del Grinding Symposium. Due le macchine già presenti con successo sul mercato: la S110, il compatto e flessibile modello “entry level”, e la CT960, la tuttofare con revolver a quattro mandrini e tastatore. La particolarità della S110 è la sua concezione tecnica che prevede l’avanzamento del pezzo sulla slitta incrociata. I mandrini montati sul basamento della macchina sono invece fissi. Questo modello offre un elevato comfort d’uso. L’allestimento dei mandrini può essere adattato alle esigenze del cliente e la macchina può montare fino a tre mandrini di rettifica in disposizione lineare. La CT960, di dimensioni decisamente maggiori, è provvista di asse B ad azionamento diretto, orientabile da +61° a 91° per l’impiego entro un’ampia gamma di aree di lavoro. La macchina è utilizzata con particolare successo nella rettifica di materiali molto duri come metallo duro (HM) e ceramica. STUDER presenta in anteprima al Symposium la nuova S141 che completa la vasta offerta dell’azienda con una soluzione dedicata ai pezzi di grandi dimensioni. Sulla tavola orientabile trovano posto pezzi fino a 1300 mm di lunghezza, 400 mm di diametro e 250 chili di peso. La tavola orientabile ha un campo di lavoro compreso tra 10° e +15°. La macchina può essere dotata di un massimo di quattro mandrini interni (diametro fino a 140 mm) su un revolver con azionamento diretto. Possono essere utilizzati fino a due mandrini esterni con mole fino a 300 millimetri. La macchina è inoltre dotata di uno o due ravvivatori orientabili. All’occorrenza questi possono essere provvisti di diamanti o turbine (mandrini) di ravvivatura. Sono state messe a punto nuove lunette per la regolazione e il serraggio di precisione dei pezzi più lunghi. Il nuovo design della macchina è stato ottimizzato dal punto di vista ergonomico ed offre un’eccellente accessibilità per la massima semplicità delle operazioni di allestimento. CONTATTO michel.rottet@studer.com Motion 01. 2014 IT_15_Motion_01_2014 15 15 29.04.14 13:55 UNITED GRINDING GROUP Photo: Guy Jost 05 SOFTWARE PER EFFICIENZA E PRECISIONE Molte nuove funzioni: STUDER ha migliorato e ampliato il proprio software sotto molti aspetti TUTTI I VANTAGGI IN BREVE StuderWINtraining – formazione per l’uso delle macchine STUDER sul proprio PC StuderTechnology – supporto nella programmazione dei parametri di rettifica StuderGRIND – produzione offline di programmi per le rettificatrici senza fermi macchina StuderSIM – software di simulazione per configurare il processo di rettifica fino nei minimi dettagli 16 13 NUOVE FUNZIONI DEL SOFTWARE per aumen- tare l’efficienza e la precisione sono presentate da STUDER alla stazione 5 del Grinding Symposium. Con la funzione “Impronta mola” (StuderDress) è possibile ricavare il profilo della mola direttamente dal disegno del pezzo con notevole risparmio di tempo. La funzione “Rettifica filettature asse A” consente la rettifica di filettature con angolo d’elica molto maggiore rispetto a quelle lavorabili fino ad oggi. Questa funzione consente anche la lavorazione di viti a sfere, filetti multipli e viti senza fine. Con “StuderWINtraining” è possibile seguire corsi di formazione sul proprio PC. La funzione “StuderTechnology” per la programmazione dei parametri del processo di rettifica offre all’utilizzatore la possibilità di competere con i maggiori esperti di rettifica indipendentemente dall’esperienza personale. È disponibile di serie su tutte le macchine con StuderWIN. Con la nuova S11 viene immesso sul mercato il software operativo semplificato StuderWINfocus, focalizzato sul tema dell’alta produttività. Il software contribu- isce a una programmazione sicura e a un utilizzo efficiente della macchina e consente una programmazione omogenea dei diversi sistemi. Con il modulo “Strumenti di misura” è possibile definire i tastatori attivi come strumenti di misura e programmarli liberamente per diversi utilizzi. Con il sistema di programmazione offline StuderGRIND possono essere creati programmi per le rettificatrici STUDER comodamente dall’ufficio, senza dovere arrestare la macchina. Il tool facilita inoltre la produzione di disegni dei pezzi, il calcolo dei tempi e dei costi e l’elaborazione degli ordini, offrendo aumenti di efficienza fino al 50%. StuderSIM è un software di simulazione con il quale è possibile realizzare contorni interni e raggi di alta precisione nella produzione di matrici. CONTATTO erhard.kaempf@studer.com Motion 01. 2014 IT_16_Motion_01_2014 16 29.04.14 13:55 MÄGERLE 06 TUTTI I VANTAGGI IN BREVE Massima precisione Maggiore produttività grazie alla produzione multipla Applicazioni tecniche flessibili Soluzioni di automazione standardizzate Semplice programmazione grazie all’interfaccia utente ottimizzata “LA KRONOS S 250 OTTIENE RISULTATI DA RECORD IN TERMINI DI TEMPI DI LAVORAZIONE ED ECONOMICITÀ.” Karsten Otto, Schaudt Mikrosa GmbH BLOHM JUNG STUDER SCHAUDT MIKROSA WALTER EWAG RETTIFICA SENZA PUNTE CON TUFFO OBLIQUO LA KRONOS S 250 di MIKROSA, presentata al Grinding Symposium nell’ultima versione, si distingue per l’esclusiva concezione con due sistemi di slitte incrociate sul lato della mola di rettifica e della mola alimentatrice. Ciò consente, oltre alla rettifica continua e a tuffo, anche la combinazione di più operazioni su un’unica macchina. L’unità mandrino può essere inclinata di 6° per la rettifica mirata a misura di diametri e superfici frontali in un’unica operazione. Qualunque sia il procedimento di rettifica utilizzato, le slitte incrociate con azionamenti digitali garantiscono un’alta precisione e una dinamica ottimale. Il numero di assi necessari si riduce da sei a quattro mentre aumenta la flessibilità della lavorazione. Il collaudato basamento della macchina in Granitan® offre un’elevata stabilità dinamica e un assorbimento ottimale delle vibrazioni. Un ulteriore punto di forza della macchina è la ravvivatura della mola di rettifica e della mola alimentatrice su 4 assi CNC al centro del piano del pezzo in lavorazione. Il sistema permette di ottenere una maggiore precisione del profilo compensando lo spostamento delle slitte e dei mandrini soprastanti dovuto alla temperatura. MIKROSA offre una dimostrazione delle particolari capacità della KRONOS S 250 nella rettifica di rulli a botte simmetrici con superficie frontale sferica nella doppia produzione con tuffo obliquo. Anche nella lavorazione di forme sferiche, che rappresenta l’operazione di rettifica più complessa, la macchina dimostra un livello di precisione nell’ordine di micrometri, abbinato a un’alta produttività. La KRONOS S 250 rappresenta pertanto la soluzione ideale per piccole e medie serie con diametri fino a 40 millimetri. CONTATTO karsten.otto@schaudtmikrosa.com Due sistemi di guide incrociate sul lato della mola di rettifica e della mola alimentatrice: KRONOS S 250 Motion 01. 2014 IT_17_Motion_01_2014 17 17 29.04.14 13:55 UNITED GRINDING GROUP 07 CUSTOMER CARE TUTTI I VANTAGGI IN BREVE Oltre 50 help line in tutto il mondo Più di 250 tecnici dell’assistenza vicini ai clienti Oltre 450 addetti al Customer Care all’interno di UNITED GRINDING Group Migliore contatto con i clienti grazie ai tecnici presenti a livello locale Migliore conoscenza della lingua, della mentalità e delle abitudini dei clienti “NON MANDIAMO I TECNICI DELL’ASSISTENZA IN GIRO PER IL MONDO. VOGLIAMO CHE IL MONDO VENGA DA NOI.” Marco Vallesi, Customer Care, Fritz Studer AG 18 Motion 01. 2014 IT_18_Motion_01_2014 18 29.04.14 15:36 MÄGERLE BLOHM JUNG STUDER SCHAUDT dell’assistenza interni, ma anche quelli dei distributori e dei principali clienti. Photos: David Schweizer LO STATO DELL’ARTE NELLA PROGETTAZIONE DELLE MACCHINE UNA VISIONE COMPLETA del Customer Care è il risultato dell’impegno di UNITED GRINDING Group in questo settore. Poiché le soluzioni diventano sempre più complesse e le imprese del Gruppo agiscono sempre più a livello globale, l’assistenza locale diretta diviene di particolare importanza per i clienti. Per questo il Grinding Symposium dedica un’intera stazione a questo tema. Per soddisfare le esigenze dei mercati e dei clienti, in futuro non sarà più necessario inviare i tecnici tedeschi o svizzeri in tutto il mondo per effettuare la manutenzione, le riparazioni o gli aggiornamenti del software. “La nostra idea è piuttosto quella di capovolgere questo principio ormai superato. Vogliamo invitare il mondo a venire da noi” dichiara Marco Vallesi, Customer Care, Fritz Studer AG. Il presupposto perché ciò avvenga è la creazione di accademie all’interno delle aziende di UNITED GRINDING Group, che svolgano sul posto la formazione dei tecnici dell’assistenza in base alle richieste. In questa particolare scuola – non a caso, la stazione 7 del Grinding Symposium si ispira in parte a un’aula scolastica – vengono formati non solo i tecnici “Impiegare i tecnici locali, poniamo di Singapore, comporta numerosi vantaggi in quanto essi conoscono molto meglio le peculiarità dei loro clienti” spiega Vallesi. I corsi organizzati dalle accademie devono basarsi sulle competenze già esistenti e allo stesso tempo fare conoscere lo stato dell’arte nella progettazione delle macchine. Il programma annuale dei corsi può così coprire tutte le necessità. Come disse Henry Ford: “Il successo consiste nel possedere esattamente le capacità che sono richieste in un determinato momento”. Questo vale naturalmente anche per le capacità che devono essere insegnate. Per una formazione completa, le accademie mettono a disposizione l’infrastruttura ma soprattutto gli istruttori, le macchine di proprietà dell’azienda e altri materiali. I corsi di formazione devono essere intesi come tappe successive di un processo continuativo, articolato in tre livelli, per coprire l’intero spettro delle conoscenze, da quelle di base a quelle più avanzate. I temi sono in primo luogo di carattere tecnico e si concentrano quindi sulla core competence per l’assistenza, ad esempio la ricerca e l’analisi dei guasti. A questi temi si aggiungono poi contenuti più generali riguardanti la sicurezza, l’organizzazione e il servizio ai clienti. MIKROSA WALTER EWAG In questo modo UNITED GRINDING Group intende creare un nuovo tipo di vicinanza al cliente e allo stesso tempo andare incontro a tre tendenze: la crescente complessità delle macchine, la mancanza di tecnici e l’elevato turnover del personale. PUNTI FOCALI DELL’ATTIVITÀ DELLE ACCADEMIE La gestione delle competenze e la gestione delle conoscenze sono al centro del lavoro delle accademie nel settore del Customer Care. La gestione delle competenze permette di definire il livello di formazione e le conoscenze di ogni singolo dipendente ma anche dei collaboratori esterni, per elaborare una strategia di formazione e migliorare le competenze dei singoli. La gestione delle conoscenze si focalizza su un semplice accesso al knowhow e sulla sua protezione contro i rischi legati all’avvicendamento del personale a seguito di pensionamenti e trasferimenti. Altre funzioni delle accademie sono la diffusione delle conoscenze richieste dai nuovi impianti e dalle nuove tecnologie, e il trasferimento delle conoscenze e delle competenze specialistiche a più soggetti. CONTATTO marco.vallesi@studer.com Motion 01. 2014 IT_19_Motion_01_2014 19 19 29.04.14 15:36 UNITED GRINDING GROUP 08 TUTTI I VANTAGGI IN BREVE S11 – costruzione estremamente compatta, alta produttività, alta ergonomia, semplice automazione S22 – molteplici possibilità di rettifica STUDER WireDress®|– tecnologia rivoluzionaria di ravvivatura per mole CBN/diamantate PER LA PRODUZIONE DI GRANDI SERIE come per la lavorazione di piccole serie con grande flessibilità, STUDER offre ancora una volta macchine dalle prestazioni straordinarie. Al Grinding Symposium l’azienda offre una dimostrazione delle prestazioni delle proprie macchine con la nuova S11, presentata per la prima volta alla EMO, e con la collaudata S22, dotata di recente della rivoluzionaria tecnologia di ravvivatura WireDress® per mole CBN/diamantate. Grazie alla struttura compatta, la S11 offre un’alta produttività in particolare per i pezzi di piccole dimensioni. Con un ingombro di meno di 1,8 m2, la macchina lavora in modo efficiente e affidabile. Ciononostante è garantita un’accessibilità ottimale. Con un diametro della mola di 500 millimetri è garantita tutta la potenza che occorre. Al Grinding Symposium STUDER presenta per la prima volta la S11 in versione HSG per la rettifica ad alta velocità (High Speed Grinding). Una seconda S11 è dotata di un dispositivo per la rettifica di spine cilindriche, che consente la produzione su larga scala di corpi per iniettori. La S22 è dedicata in particolare alla produzione di massa di pezzi di piccole dimensioni. La macchina ha offerto fino ad oggi un’ampia gamma di possibilità di lavorazione, quali la rettifica cilindrica, la rettifica di forme e filettature, la rettifica ad alta velocità o applicazioni “heavy duty” con mole di 160 millimetri di larghezza. Con l’esclusivo sistema brevettato WireDress® la macchina offre ora anche la funzione di ravvivatura delle mole diamantate con agglomerante metallico. Mentre fino ad oggi era disponibile tutt’al più il condizionamento delle mole, questa funzione permette ora, per la prima volta, di eseguire la profilatura. La nuova tecnologia di ravvivatura è stata introdotta inizialmente da STUDER nell’ambito di un progetto di ricerca nazionale svizzero. Con questi nuovi punti di forza, entrambe le macchine hanno aumentato ancora una volta le loro prestazioni. CONTATTO albert.inniger@studer.com Photo: Guy Jost Al Grinding Symposium STUDER presenta due S11 per l’industria automobilistica, una per la lavorazione del profilo dei turboalberi con HSG ed una per la lavorazione efficiente dei corpi degli iniettori. PER UN’ALTA PRODUTTIVITÀ 20 Motion 01. 2014 IT_20_Motion_01_2014 20 29.04.14 15:40 MÄGERLE BLOHM JUNG STUDER SCHAUDT MIKROSA WALTER EWAG 09 TUTTI I VANTAGGI IN BREVE Sistema di guida StuderGuide® Azionamenti degli assi ad alta precisione con motori lineari Azionamento diretto estremamente rapido dell’asse B Oltre 30 versioni base con fino a quattro mandrini per la rettifica esterna e interna Asse A orientabile in modo automatico Per taglie forti: sulla nuova STUDER S41 è possibile lavorare pezzi fino a 250 chilogrammi di peso LA S41, la nuova rettificatrice cilindrica universale di STUDER, è potente sotto diversi aspetti. Con il rivoluzionario sistema di guida StuderGuide®, azionamenti degli assi di alta precisione con motori lineari e il rapidissimo azionamento diretto dell’asse B, questa macchina è “veloce come un’auto da corsa” dichiara l’esperto di STUDER John Richard. Al contrario dei “bolidi su quattro ruote” la S41 può però arrestarsi anche entro lo spazio di un decimo di micrometro. “Sopporta” pezzi del peso massimo di 250 chilogrammi ed è progettata per distanze tra le punte di 1000 o 1600 millimetri e altezze delle punte di 225 o 275 millimetri. Photo: Guy Jost VELOCITÀ E FLESSIBILITÀ “LA S41 PUÒ FARE QUASI TUTTO, DALLE SEMPLICI LAVORAZIONI UNIVERSALI ALLA REALIZZAZIONE DI COMPLESSE SOLUZIONI SU MISURA.” John Richard, Fritz Studer AG Il componente più importante per la lavorazione è la testa portamola con asse B integrato. La testa si orienta automaticamente e consente di utilizzare fino a quattro mole. I pezzi possono così essere lavorati completamente con una sola operazione di serraggio. Un punto forte della S41 è la versatilità: le combinazioni realizzabili con un massimo di quattro mandrini per la rettifica esterna o interna permettono di configurare oltre 30 varianti di base per soddisfare qualsiasi esigenza del cliente. Per una rettifica delle filettature efficiente e di alta precisione, STUDER ha dotato la S41 di un asse A ad orientamento automatico con angolazione di +/15°. A seconda del modello sono disponibili versioni per la rettifica interna e per velocità periferica della mola standard e alta per la rettifica esterna. Se il cliente lo desidera, la S41 può essere dotata anche di due assi A. L’asse C con regolazione di posizione e velocità consente inoltre la rettifica di forme e filettature. CONTATTO john.richard@studer.com Motion 01. 2014 IT_21_Motion_01_2014 21 21 29.04.14 15:40 UNITED GRINDING GROUP 10 TUTTI I VANTAGGI IN BREVE Adattamenti specifici per il cliente grazie al sistema modulare Alta precisione grazie ai sistemi di guida idrostatici precaricati Economicità, affidabilità e lunga durata PRODUTTIVITÀ E LAVORAZIONE COMPLETA LA MÄGERLE MFP 50 riunisce flessibilità e prestazioni in un design compatto. Questo centro di rettifica di precisione e lavorazione a cinque assi è stato progettato in modo specifico per la lavorazione completa su più lati di pezzi complessi come le pale fisse delle turbine dei propulsori per aeromobili, con un’unica operazione di serraggio. Alte velocità degli assi e un rapido cambio degli utensili garantiscono tempi minimi di inattività e un’alta produttività. Il dispositivo di cambio utensili integrato della MFP 50 carica sul mandrino ad alte prestazioni l’utensile di volta in volta richiesto per l’operazione da eseguire: oltre alle mole e agli utensili di alesaggio e fresatura, anche un tastatore per l’esecuzione automatica dei controlli di qualità. La combinazione di due assi NC di alta precisione, orientabile e rotante integrato, soddisfa i requisiti più stringenti per quanto riguarda le tolleranze di lavorazione. Il dispositivo di serraggio della pala fissa è montato su un sistema di bloccaggio a punto zero e quindi predisposto per il funzionamento automatico. SICUREZZA ED EFFICIENZA Un sistema di ravvivatura sopratesta co- mandato da due assi esegue la ravvivatura continua delle mole. In questo modo, la massima capacità di asportazione e la precisione dei profili sono garantite anche per i materiali difficili da lavorare. L’intelligente principio costruttivo permette di sfruttare al massimo il diametro delle mole con una significativa riduzione dei costi. La MFP 50 unisce pertanto la qualità e la sicurezza della produzione a un’alta efficienza dei costi. Anche l’alimentazione di lubrorefrigerante ottimizzata contribuisce all’alta produttività della MFP 50. Sono inoltre disponibili i sistemi opzionali di bilanciamento dinamico delle mole e di controllo dell’utensile con un pacchetto software completo. MÄGERLE presenta la MFP 50 alla stazione 10 del Grinding Symposium: il team eseguirà diverse operazioni simultanee di rettifica, alesatura e fresatura a cinque assi sulla pala fissa di un propulsore per aeromobili. CONTATTO hans.seifert@maegerle.com Forte per l’industria delle turbine: la MFP 50 22 Motion 01. 2014 IT_22_Motion_01_2014 22 29.04.14 15:40 MÄGERLE 11 BLOHM JUNG STUDER SCHAUDT MIKROSA WALTER EWAG RETTIFICA ALTAMENTE PRODUTTIVA DI INSERTI LA INSERT LINE IN BREVE Alta produttività grazie alla tecnologia di rettifica periferica HSM Azionamenti lineari e guide idrostatiche garantiscono la massima precisione Simulazione 3D integrata LA COMPACT LINE IN BREVE Nuovo design ergonomico per un comfort d’uso ottimale Sistema di serraggio con interfaccia plug-and-play Soluzione di automazione flessibile a sei assi Rettifica periferica di inserti ad alta velocità – fino al 70% più veloce sulla INSERT LINE La versatile COMPACT LINE con cinematica a cinque assi e software ProGrind – ideale per la rettifica di inserti PER SODDISFARE GLI ALTI REQUISITI di flessi- bilità e velocità nella lavorazione di inserti, EWAG offre due soluzioni ideali con le rettificatrici per utensili COMPACT LINE e INSERT LINE. La versatile ed economica COMPACT LINE è stata progettata in modo specifico per la rettifica flessibile di inserti di diversi materiali. I motori torque e lineari del centro di lavorazione garantiscono una cinematica a cinque assi dinamica e risultati di rettifica precisi. Grazie alla simulazione 3D, con l’innovativo software ProGrind è possibile produrre anche utensili di forma complessa. Sistemi di serraggio ottimizzati con interfaccia plug and play garantiscono tempi brevi di allestimento e risultati di rettifica precisi. Le dimensioni compatte della macchina e la sua concezione ergonomica si traducono in un elevato comfort d’uso. NUOVI STANDARD DI PRODUTTIVITÀ La velocità è la caratteristica distintiva della INSERT LINE. La macchina permette di effettuare la rettifica periferica flessibile ad alta velocità di inserti nel più breve tempo possibile e con eccellenti livelli di qualità superficiale e precisione. Gli azionamenti lineari abbinati alle guide idrostatiche garantiscono la massima dinamicità e portano la produttività unica della INSERT LINE a un nuovo livello. La tecnologia di azionamento e di comando (basata sui sistemi per la rettifica non cilindrica di STUDER) permette di abbinare la rettifica di inserti alla rettifica periferica. Il contatto lineare tra la mola e il pezzo riduce la zona di contatto, permette un migliore apporto di lubrorefrigerante e riduce il trasferimento di calore. Velocità di avanzamento nettamente superiori con un carico costante della mola e aumenti di produttività fino al 50% grazie alla riduzione del tempo di rettifica, sono i risultati ottenibili con questa innovativa tecnologia HSM (High Speed Machining = rettifica ad alta velocità). L’integrazione di un robot a sei assi contribuisce all’alta produttività di entrambe le macchine. Il sistema può essere ottimizzato con funzionalità opzionali come il dispositivo di cambio pallet, la stazione di pulizia o il “Vision System”. È inoltre disponibile il nuovo sistema di misurazione (IP-M) che consente la misurazione e l’orientamento flessibile degli inserti direttamente nell’asse C in tempi ancora più brevi. CONTATTO thomas.fischer@ewag.com Motion 01. 2014 IT_23_Motion_01_2014 23 23 29.04.14 15:40 UNITED GRINDING GROUP 12 LA EWAMATIC LINEAR IN BREVE Cinematica a sei assi con il nuovo comando NUM-Flexium Ora con azionamenti dinamici a motore lineare a bassa manutenzione sugli assi X, Y e Z Software ProGrind e NUMROTOplus LA LASER LINE ULTRA IN BREVE Cinematica a cinque assi con comando Fanuc Potente laser a picosecondi per la lavorazione di tutti i comuni materiali da taglio Semplice software LaserPro3D La LASER LINE ULTRA è dotata di cinematica a cinque assi e tre assi ottici sovrapposti TECNOLOGIA LASER O DI ABRASIONE CON MOLA? Destinata alla lavorazione di materiali superduri: la EWAMATIC LINEAR “LE NOSTRE MACCHINE GARANTISCONO UN LIVELLO SUPERIORE DI PRODUTTIVITÀ.” Thomas Fischer, Ewag AG 24 DUE MACCHINE DI NUOVA CONCEZIONE per la lavorazione di inserti e utensili rotativi in moderni materiali superduri: EWAG presenta EWAMATIC LINEAR e LASER LINE ULTRA. La nuova EWAMATIC LINEAR è una macchina altamente produttiva dotata di cinematica a sei assi e azionamenti Direct Drive a bassa manutenzione e bassa usura. Queste caratteristiche la rendono adatta alla lavorazione di alta precisione di materiali superduri come metallo duro, CBN e DPC. Oltre alla rettifica potente, un dispositivo di cambio mola a stella a sei posizioni estremamente rapido e stazioni di serraggio ottimizzate per il cliente offrono i massimi livelli di produttività. In particolare per la produzione e la riaffilatura di utensili assialmente simmetrici, l’utilizzatore può abbinare il software di rettifica ProGrind di EWAG con la collaudata soluzione software NUMROTOplus. Per la nuova LASER LINE ULTRA con l’esclusiva cinematica a cinque assi, i tre assi ottici sovrapposti e il laser a impulsi ultracorti, nessuna geometria è troppo complessa e nessun materiale è troppo duro. Con una sola operazione di serraggio, la macchina è in grado di conferire la forma desiderata anche a materiali diamantati del tipo DMC, CVD o DPC. Si ottengono così dentellature dei bordi inferiori ai tre micrometri senza scheggiature. La LASER LINE ULTRA apre pertanto nuove possibilità applicative per i moderni materiali da taglio che fino ad oggi non potevano essere lavorati, se non con molti limiti, impiegando i procedimenti tradizionali. La macchina è programmata attraverso il software LaserPro3D con il plug-in CAD/CAM. Per la lavorazione di complesse strutture 3D, le geometrie degli utensili vengono acquisite in un comune formato dati 3D e scomposte in singoli strati di asportazione. La strategia di lavorazione e i parametri di scansione per l’asportazione a strati vengono definiti e memorizzati in un file di lavorazione. L’integrazione di un robot a sei assi garantisce l’alta produttività delle macchine. CONTATTO thomas.fischer@ewag.com Motion 01. 2014 IT_24_Motion_01_2014 24 29.04.14 15:40 MÄGERLE BLOHM JUNG STUDER SCHAUDT MIKROSA WALTER EWAG 13 TUTTI I VANTAGGI IN BREVE Tre semplici fasi di processo Nessuna capacità di programmazione necessaria per il software di misurazione QCM Completa integrazione della affilatrice e della misuratrice Riduzione dei tempi di inattività Riproducibilità dei risultati delle misurazioni Qualità omogenea e meno scarti CONTROLLO DEGLI UTENSILI CON TOOL MEASURE INTERFACE Photos: Robert Westrich LA NUOVA INTERFACCIA Tool Measure Inter- face (TMI) di WALTER collega il software di rettifica HELITRONIC TOOL STUDIO al software di misurazione QCM. I file scritti in HELITRONIC TOOL STUDIO possono essere letti in QCM. La TMI consente quindi la completa integrazione della rettificatrice e della misuratrice, indipendentemente dai tipi di macchine utilizzati. L’utilizzatore genera il programma di misurazione già al momento della registrazione del numero identificativo dell’utensile nel software di affilatura, utilizzando a questo scopo la procedura guidata per i punti di misurazione in HELITRONIC TOOL STUDIO. In questo plug-in vengono selezionati i parametri da misurare. Il risultato è un’immagine 3D dell’utensile su cui sono visualizzati tutti i punti di misurazione. Il programma memorizza questi dati come file XML e li importa nel software di misurazione. Qui viene generato automaticamente il nuovo programma di misurazione che può essere utilizzato immediatamente. Per avviare la misurazione automatica di tutti i parametri, è sufficiente la pressione di un tasto. Il risultato della misurazione può essere poi utilizzato per la correzione del programma di affilatura. Per generare il programma di misurazione non è necessaria nessuna capacità di programmazione. La misurazione è completamente automatica e indipendente dall’operatore. NESSUN INTERVENTO MANUALE “La TMI elimina l’intervento manuale nella produzione dei programmi di misurazione, con conseguente risparmio di tempo e risorse umane” dichiara Ulrich Brändle, product manager responsabile di WALTER. “I costi di acquisto si ammortizzano già dopo pochi cicli di misurazione anche con geometrie semplici dei pezzi”. WALTER presenta le funzioni della nuova interfaccia alla stazione 13 del Grinding Symposium. Un utensile viene rettificato sulla HELITRONIC VISION 400 e misurato sulla HELICHECK PLUS. Nella pratica, il collegamento tra le due macchine può essere realizzato via cavo, WLAN o chiave USB. CONTATTO ulrich.braendle@walter-machines.com La nuova Tool Measure Interface fornisce risultati delle misurazioni ripetibili per un’alta qualità costante dei pezzi Motion 01. 2014 IT_25_Motion_01_2014 25 25 29.04.14 15:40 UNITED GRINDING GROUP 14 TUTTI I VANTAGGI IN BREVE Feedrate Optimizer: riduzione dei tempi di affilatura fino al 40% attraverso l’ottimizzazione della velocità di avanzamento Quality Assurance: qualità omogenea degli utensili indipendentemente dal sito di produzione Sketcher: produzione di disegni CAD, progettazione di utensili, programmazione dei numeri identificativi degli utensili e rettifica di utensili con un unico software EFFICIENZA GRAZIE ALLE PIÙ RECENTI SOLUZIONI SOFTWARE INNUMEREVOLI FATTORI influenzano la durata del processo di rettifica e la qualità del prodotto. Con le innovative estensioni del software di rettifica HELITRONIC TOOL STUDIO, WALTER offre ora ai propri clienti tre possibilità per ottimizzare questi fattori a vantaggio dell’economia di produzione. Feedrate Optimizer riduce considerevolmente i tempi di lavorazione attraverso l’ottimizzazione automatica delle velocità di avanzamento e di taglio. I tempi di rettifica di una normale fresa a tre taglienti con diametro di 12 millimetri e lunghezza di 40 millimetri, ad esempio, possono essere ridotti del 26% con pochi clic del mouse. Il calcolo della velocità di avanzamento si basa su dati di processo come la corsa, la velocità di taglio e le caratteristiche delle mole. Il carico costante delle mole evita rotture o un’usura eccessiva del rivestimento abrasivo. QUALITÀ COSTANTE Per le aziende che operano sul mercato globale è di fondamentale importanza garantire una qualità elevata e costante dei prodotti, indipendentemente dal luogo in cui avviene la produzione. Con Quality Assurance WALTER offre ora un’estensione del software che risponde a questo requisito. Il software elimina gli influssi dell’operatore e della macchina visualizzando le divergenze del modello di utensile 3D utilizzato rispetto a un unico modello 3D di riferimento disponibile per tutti i siti di produzione dell’azienda. L’adattamento dei parametri sul modello utilizzato avviene quindi manualmente. Con l’estensione del software centrale Sketcher, gli utenti possono produrre disegni CAD in HELITRONIC TOOL STUDIO, progettare utensili, programmare i numeri identificativi degli utensili ed eseguire la rettifica degli utensili risparmiando tempo. La simulazione degli utensili è collegata ai dati CAD. Le modifiche dei singoli parametri nel programma di rettifica sono immediatamente visibili nella simulazione e vengono acquisite nel disegno CAD eliminando la necessità di doppi inserimenti. L’uso è facilitato da icone intuitive. CONTATTO torsten.woerner@walter-machines.com “LE NOSTRE OPZIONI SOFTWAREO TTIMIZZANO I TEMPI DI AFFILATURA E LA QUALITÀ DEGLI UTENSILI.” Torsten Wörner, Walter Maschinenbau GmbH L’estensione del software Quality Assurance garantisce la qualità del prodotto attraverso il confronto e la visualizzazione 26 Motion 01. 2014 IT_26_Motion_01_2014 26 29.04.14 15:40 TALKING HEADS 46_KARSTEN OTTO Vibrazioni nella rettifica senza punte 48_DR. DIRK FRIEDRICH “Solo la quantità di lubrorefrigerante che occorre!” – Utilizzo razionale del lubrorefrigerante nelle rettificatrici 50_DR. THOMAS MAGG Nuovi concetti per l’impiego di forze minime per la rettifica CBN nella produzione di massa 28_SVEN GÁBOR JÁNSZKY Rulebreaker®: Rompere le regole per battere la concorrenza 54_PROF. DR. CLAUS EMMELMANN Lavorazione laser 3D dei materiali – opportunità e sfide per la tecnologia di rettifica 30_PROF. DR. GUNTER DUECK Intelligenza professionale 56_OLIVER WENKE Leadership tecnologica grazie all’impiego della più moderna tecnologia di misurazione Photo: Schweizfotos.com / Jan Geerk 20 relazioni per presentare gli sviluppi più innovativi nel settore delle rettificatrici e della produzione industriale 32_PROF. DR. BEREND DENKENA Tendenze della tecnologia di rettifica 34_PROF. DR. JOSEF REISSNER Competenze di produzione per l’innovazione dei prodotti e dei processi 36_FLORIAN HEITMÜLLER Potenzialità di impiego della rettifica a corsa rapida per la ceramica ad alte prestazioni 38_PETER OPPELT RazorTec® – tecnologia di rettifica economica con un’efficace pulizia delle mole 40_UDO MERTENS Tendenze dello sviluppo degli utensili di rettifica 42_DR. HOLGER PÄTZOLD, DR. ERDMANN KNÖSEL Aumenti di produttività grazie alla progettazi one scientifica degli utensili di rettifica e dei parametri di processo 52_PROF. DR. WILFRIED SAXLER Rettifica di utensili – un processo di massima precisione 58_PROF. DR. DIRK BIERMANN Sviluppi per la produzione efficiente di utensili ad alte prestazioni al carburo metallico 60_PROF. DR. KONRAD WEGENER Efficienza energetica e comportamento termico delle macchine utensili 62_DR. FRANK FIEBELKORN Le più recenti tecnologie di rettifica e ravvivatura per l’impiego di abrasivi superduri 64_DR. SEVERIN HANNIG Stabilità dinamica delle rettificatrici – potenzialità e rischi 66_ERHARD KÄMPF Progettazione pratica computerizzata dei processi di rettifica cilindrica 44_PROF. DR. EKKARD BRINKSMEIER Tecnologie per aumentare le prestazioni nella rettifica cilindrica esterna IT_27_Motion_01_2014 27 29.04.14 15:59 GRINDING SYMPOSIUM 21 MAGGIO 2014, ORE 14.00 SVEN GÁBOR JÁNSZKY RULEBREAKER®: ROMPERE LE REGOLE PER BATTERE LA CONCORRENZA SHORT SUMMARY I Rulebreaker® distruggono i sistemi esistenti creando innovazione e nuovi mercati. Per proteggere la propria azienda occorre rivalutare periodicamente in modo critico il proprio modello di business e le proprie competenze. Infrangere le regole è più facile nei settori dove da tempo non avvengono cambiamenti e in cui esistono monopoli. Se si riconosce la rottura di una regola, si deve cogliere l’occasione per divenire a propria volta Rulebreaker®. CHE COSA FANNO DI DIVERSO GLI UOMINI capaci di cambiare il mondo? Pensano in modo diverso! Vanno alla ricerca di regole da infrangere, consapevolmente o inconsapevolmente, ma sempre con passione. I Rulebreaker® svolgono un ruolo importante nella nostra economia: apportano nuove tecnologie e nuovi prodotti, partner e reti. Superano i confini, sovvertono i modelli consolidati, rompono le regole conosciute e creano nuovi mercati. E non si limitano a creare il nuovo, ma distruggono anche ciò che appartiene al passato. La vera innovazione significa rompere con i modelli di business in uso, la suddivisione dei mercati, i settori tradizionali e le reti consolidate! ANCHE LE AZIENDE POSSONO ROMPERE LE REGOLE C’è un’immagine cara ai testi di economia aziendale: l’impresa vista come una grande nave. I gruppi industriali e le multinazionali si considerano spesso addirittura delle superpetroliere. Sono grosse, pesanti e hanno a bordo molti capaci esperti che lavorano all’interno di rigide gerarchie. I loro capitani sono selezionati e competenti, sono ben consigliati e adottano sagge decisioni. Se come manager di una società, vi sentite alla guida di una grande nave, allora comprendo che l’idea di portare a bordo un Rulebreaker® possa crearvi disagio. Ma chi vi ha detto che siete il capitano della nave? Non avete forse diverse navi sotto la vostra bandiera e il vostro ruolo non è piuttosto quello di commodoro? Allora siete nella posizione migliore per seguire l’esempio dei Rulebreaker® di successo. OCCORRE ‘CANNIBALIZZARSI’ Il vero punto di partenza di ogni conquista di mercato da parte delle grandi aziende è: aggredire il proprio modello di business! Ma questo non succede mai dall’interno. Perché la propulsione a getto degli aerei non è stata inventata dai costruttori di motori a elica? Perché non sono stati i produttori di stilografiche a inventare la penna a sfera? Perché l’industria della musica non viene 28 rivoluzionata dalle case discografiche, o quella dell’editoria dalle case editrici? È nella natura delle cose che le aziende più forti e affermate tendano a non mettere in discussione i propri modelli. Lo fanno invece quelle più piccole, spesso appartenenti a settori vicini. Ma come mai questi sovvertitori hanno in genere buone possibilità di vincere contro l’establishment? La risposta è semplice: perché le aziende affermate conoscono troppo bene i propri mercati. Impediscono l’innovazione con la propria competenza. Questo accade soprattutto nei settori in cui le condizioni di mercato cambiano rapidamente. Questi cambiamenti, perlopiù non voluti, creano nuovi bisogni nei clienti o forniscono nuove risposte ai bisogni esistenti. Per questo, occorrono nuove tecnologie e nuovi modelli di business. QUANDO LA COMPETENZA DIVENTA UN OSTACOLO Esattamente in questo momento, le competenze delle aziende conservatrici divengono un ostacolo. Le aziende hanno investito molto tempo e denaro per sviluppare competenze in tecnologie e modelli di business ormai superati e quelle competenze bloccano l’innovazione. Le aziende non riconoscono che il valore di quelle competenze non si misura in base agli investimenti operati per svilupparle, ma in base alla qualità delle soluzioni che riescono a creare nel mercato attuale. Di conseguenza, le aziende cristallizzano competenze sempre più inutili e ritardano o bloccano lo sviluppo di nuovi modelli di business. Al contrario i Rulebreaker®, con il proprio approccio naif ma intelligente, hanno un vantaggio sull’establishment. Il loro vantaggio psicologico deriva dal fatto di non avere trascorso metà della propria vita lavorativa a maturare quelle competenze e quindi di non attribuire alcun valore ai vecchi modelli di business e al loro corredo di competenze obsolete. Al contrario: i Rulebreaker® amano e promuovono le innovazioni radicali. Per le aziende affermate, è importante identificare precocemente le potenziali infrazioni delle regole nel proprio settore e nei mercati non ancora Motion 01. 2014 IT_28_Motion_01_2014 28 29.04.14 16:01 Illustrations: Uli Knörzer PRODUZIONE INTELLIGENTE SVEN GÁBOR JÁNSZKY è un analista di mercato e strategy coach tedesco. Il quarantunenne è inoltre presidente del consiglio di amministrazione della 2b AHEAD ThinkTank AG di St. Gallen “VI SONO MERCATII N CUI TROPPA COMPETENZA NON PAGA. SI TRATTA SOPRATTUTTO DEI SETTORI CHE CAMBIANO RAPIDAMENTE.” Sven Gábor Jánszky conquistati. Per questo non esiste naturalmente una ricetta sicura, ma si possono certamente riconoscere tipologie di settori che richiedono infrazioni delle regole. Si tratta soprattutto di quei settori nei quali da tempo non avvengono cambiamenti e in cui prevalgono le strutture monopolistiche. Le innovazioni radicali trovano terreno particolarmente fertile nei settori che ancora oggi funzionano secondo le vecchie regole del corporativismo o della deontologia professionale. In qualunque settore, vi sono dieci segnali ai quali occorre prestare attenzione: 1o segnale: alti margine molti servizi accessori 2o segnale: argomenti di marketing prevalentemente razionali 3o segnale: rapporto impersonale fornitore/acquirente nei mercati dei prodotti primari 4o segnale: prodotti di massa a fronte di aspettative soggettive 5o segnale: mercati in gran parte individualizzati 6o segnale: mercati con carattere di approvvigionamento 7o segnale: mercati basati sul dominio delle informazioni 8o segnale: mercati a provvigione contrapposti ai mercati a compenso 9o segnale: sviluppi divergenti in settori affini 10o segnale: triangolo venditoreutente-acquirente molti altri ancora. Questi uomini hanno scoperto nuovi mercati, portato interi settori sull’orlo del baratro, guadagnato milioni e cambiato il mondo con le loro mani. Il prezzo: una vita alla continua ricerca di equilibri, contraccolpi, bancarotta imminente, minacce di morte e la sensazione costante di non avere ancora raggiunto il traguardo. ANALOGIE DI PENSIERO Naturalmente non è possibile copiare le strategie dei Rulebreaker® come tali. Sono uniche perché studiate per settori tra loro molto diversi, perché la tecnologia può essere importate in alcuni e secondaria in altri e la concorrenza monolitica o distribuita. Esistono tuttavia analogie tra tutti i casi di infrazione delle regole, riconducibili al pensiero dei protagonisti. Come ricercatore e consulente per l’innovazione ero interessato a comprendere se vi sia qualcosa che noi “normali” possiamo imparare dai migliori innovatori e se ognuno di noi possa diventare un Rulebreaker®. La risposta è sì! Rompere le regole è il punto di partenza per migliorare, superare i limiti e cambiare il mondo. Perché non iniziare oggi stesso? Vi auguro molto successo! LE REGOLE DEI RULEBREAKER® Cosa accade quando si riconosce l’imminente infrazione di una regola? In questo caso si ha la rara opportunità di favorirla, di conquistare un nuovo mercato e di fissarne le regole. È quello che hanno fatto alcuni affascinanti innovatori che ho incontrato durante le mie ricerche: un manager finanziario che scopre la banca del futuro, un armatore che reinventa il mercato delle crociere, un agente immobiliare che si leva contro l’intero settore e Motion 01. 2014 IT_29_Motion_01_2014 29 29 29.04.14 16:01 GRINDING SYMPOSIUM 21 MAGGIO 2014, ORE 14.45 PROF. DR. GUNTER DUECK INTELLIGENZA PROFESSIONALE SHORT SUMMARY L’intelligenza in termini di competenza linguistica, capacità mnemonica e pensiero logico non è più sufficiente nel mondo economico moderno. È necessaria una intelligenza unitaria del fare, per garantire che tutto funzioni nel migliore dei modi. Nell’economia e nella società si sta delineando una profonda spaccatura tra premium e commodity, tra ciò che è di valore e i prodotti di massa. Nel settore premium sono richiesti professionisti che lavorano in modo autonomo all’interno di grandi reti. CHE COS’È L’INTELLIGENZA? Nel 1911 il prof. William Stern la definiva come “la capacità di adattarsi a nuove condizioni e di risolvere nuovi problemi”. Lo psicologo elaborò i primi test di intelligenza coniando anche il concetto di “quoziente intellettivo” (QI). Questo concetto ormai vecchio di 100 anni viene utilizzato ancora oggi. I test del QI misurano l’intelligenza in termini di competenza linguistica, capacità mnemonica e pensiero logico. Questo concetto di intelligenza, tuttavia, da tempo non è più adeguato ai requisiti dell’economia moderna. LONTANO DAL LAVORO L’intelligenza, così come viene comunemente intesa, è indubbiamente importante ma non è più tutto. Essere solo “svegli” non è sufficiente. L’intelligenza viene spesso criticata come una qualità fredda, impersonale, astratta e priva di emozioni e sentimenti – all’intelligenza pura manca molto! Applichiamo la pura intelligenza alla matematica, alla logica e alla lingua. Quello che un test di intelligenza ci chiede è incredibilmente lontano da ciò che oggi è sempre più decisivo nel lavoro. Se oggi voglio conoscere i prezzi di un’assicurazione o seguire l’andamento di un titolo tecnologico indiano, mi basta consultare Internet: veloce, semplice, gratuito e senza necessità di alcun tipo di assistenza. GLI ESPERTI PERDONO IL LORO POTERE Nella società di Internet i servizi standardizzati scompaiono o vengono spostati su altri livelli. Le vaccinazioni non vengono più somministrate dal medico ma da un infermiere specializzato: è più economico, i tempi di attesa si riducono e tutti i vaccini sono sempre disponibili. Classiche lezioni frontali sugli argomenti di studio? Un professore con buone capacità retoriche può registrarle in un video e quindi ogni studente può vederle online quando, dove e quanto spesso desidera, e al professore resta più tempo da dedicare alla ricerca. I cosiddette esperti, come medici, consulenti finanziari o professori, vanno perdendo il loro potere. Sapere è potere? Lo era un tempo. 30 Il sapere dominante non esiste più. Nell’economia e nella società si sta delineando una profonda spaccatura tra premium e commodity, tra ciò che è di valore e i prodotti di massa. Il settore commodity è coperto da soluzioni tecnologiche o fornitori di servizi speciali. Nel settore premium sono richiesti professionisti che lavorano in modo autonomo all’interno di grandi reti. Il profilo di competenze di questi professionisti è completamente diverso d quello che poteva essere richiesto dieci anni fa. I processi sono in costante evoluzione e controllarli significa risolvere problemi complessi. La professionalità nell’era della conoscenza richiede un diverso tipo di intelligenza, l’intelligenza del riuscire, che ci permette di garantire che tutto funzioni nel migliore dei modi. Qualunque sia la nostra posizione gerarchica in un’azienda, la nostra personalità imprenditoriale è sempre più in primo piano. UNA SOMMA DI SINGOLE INTELLIGENZE Per partecipare attivamente a questo cambiamento, abbiamo bisogno di diverse forme di intelligenza che, insieme, costituiscono la nostra intelligenza professionale. IQ – la normale intelligenza della ragione: programmare, ordinare, formulare EQ – l’intelligenza emotiva del cuore e del collaborare, comprendere gli altri, sapere lavorare in gruppo VQ – l’intelligenza vitale dell’istinto e dell’agire: capacità di imporsi, istintività, disponibilità a correre rischi AQ – l’intelligenza dei sensi (attrazione), della passione e del piacere: il senso della bellezza, l’estetica, l’incanto, sapere trasmettere qualcosa agli altri CQ – l’intelligenza della creazione o della curiosità intuitiva: amore per l’innovazione, il pensiero libero MQ – l’intelligenza del significato e dell’intuizione: senso del valore etico, solidarietà, volontariato Motion 01. 2014 IT_30_Motion_01_2014 30 29.04.14 16:02 PRODUZIONE INTELLIGENTE PROF. DR. GUNTER DUECK Professore di matematica ed ex CTO di IBM, è uno dei maggiori esperti tedeschi dei temi che riguardano la società dell’informazione L’intelligenza professionale è, a seconda delle professioni, una composizione di volta in volta diversa e armonica di queste singole intelligenze. Per quanto la composizione possa variare tra settori e professioni, per essere veramente professionali, come dirigenti o dipendenti, e per raggiungere un alto livello di conoscenza e di potere, è indispensabile sviluppare ogni singola forma di intelligenza. LE AZIENDE CERCANO PROFESSIONISTI “SAPERE È POTERE? LO ERA UN TEMPO. IL SAPERE DOMINANTE NON ESISTE PIÙ.” Gunter Dueck Altrettanto importante è uno sviluppo equilibrato delle diverse componenti, in quanto il carattere troppo marcato di un singolo tipo di intelligenza può avere conseguenze indesiderate: un IQ (intelligenza della ragione) troppo alto può rendere saccenti; un EQ (intelligenza emotiva) troppo alto può esporre al rischio di essere sfruttati; un VQ (intelligenza vitale) troppo alto può dare luogo a comportamenti sconsiderati o ad avidità di potere. Solo la composizione bilanciata dei diversi tipi di intelligenza crea i presupposti per il successo professionale. Solo pochi dispongono di questa intelligenza professionale completa. Per questo, in un mare di disperati in cerca di lavoro, i datori di lavoro lamentano una carenza di figure professionali adatte. Pertanto, le aziende sono alla disperata ricerca di persone capaci di pensare fuori dagli schemi, di contemplare punti di vista diversi e di creare sempre qualcosa di nuovo con le risorse disponibili. SISTEMI DI ISTRUZIONE E DI FORMAZIONE Anche i nostri sistemi di istruzione, formazione e management non tengono il passo di questo sviluppo. Spesso ci si lamenta, senza tuttavia fare nulla, del fatto che i ragazzi non sono motivati, che gli studenti dimostrano poca propensione all’apprendimento nella scuola e che i collaboratori non sono sufficientemente professionali. La formazione viene impartita immancabilmente solo facendo leva sul classico QI. In primo piano ci sono solo le competenze specifiche e in più una grande quantità di regole comportamentali. Creatività, volontà, empatia con il cliente, capacità di innovazione, entusiasmo, leadership o capacità di lavorare in squadra sono capacità che vengono richieste, ma non favorite o sviluppate. UNA SVOLTA NELLA STORIA DELL’UMANITÀ A noi tutti manca ancora la consapevolezza del fatto che l’attuale rivoluzione Internet rappresenta nella storia dell’umanità una svolta paragonabile all’invenzione della stampa di Gutenberg. La disponibilità delle conoscenze racchiuse nei libri ha contribuito nei secoli a “illuminare” l’umanità. Nell’era dell’illuminismo (in inglese, “enlightenment”) furono elaborati i concetti fondamentali della moderna istruzione. Con Internet la conoscenza è non solo teoricamente disponibile, ma anche accessibile, sempre e ovunque, per chiunque. Con lo smartphone portiamo in giro nelle nostre tasche o nella borsa quasi il mondo intero in formato digitale. Internet non solo ci informa, ma ci permette di agire. L’enlightenment di un tempo è diventato empowerment. Il mondo del lavoro oppone ancora molta resistenza ai cambiamenti portati da Internet e alle idee dei nativi digitali che sono caratterizzate dall’apertura verso le nuove tecnologie e da un desiderio di partecipazione impegnata e attiva. I nativi digitali sono portati a sperimentare le cose, a decidere rapidamente e, in caso di insuccesso, a ricominciare semplicemente da capo. Il fallimento non è motivo di vergogna, ma un’occasione di apprendimento. Molti devono ancora capirlo. Motion 01. 2014 IT_31_Motion_01_2014 31 31 29.04.14 16:02 GRINDING SYMPOSIUM 21 MAGGIO 2014, ORE 15.30 PROF. DR. BEREND DENKENA TENDENZE DELLA TECNOLOGIA DI RETTIFICA SHORT SUMMARY Per pompe e turbine e nell’industria automobilistica, la progettazione delle superfici è la tecnologia chiave per l’efficienza energetica. La progettazione delle superfici può avvalersi di approcci innovativi come le microstrutture bioniche. Per aumentare l’efficienza energetica della produzione vengono adottati molti approcci diversi, come l’ottimizzazione dell’alimentazione dei lubrorefrigeranti e l’utilizzo di sistemi di azionamento di nuova concezione o nuovi utensili. 32 AL CENTRO DEL DIBATTITO ATTUALE vi sono temi come l’invecchiamento della società, l’ecologia, la mobilità, l’individualizzazione e l’urbanizzazione. I temi in discussione hanno importanti riflessi sulle tecnologie di produzione poiché incidono sulla nascita di nuovi mercati, la sparizione di vecchi mercati ed altri importanti aspetti. L’aumento dell’età media della popolazione e lo sviluppo di una sempre più forte coscienza ecologica sono aspetti che influiscono in modo particolare sui processi di produzione. L’invecchiamento della popolazione ha per effetto l’aumento della richiesta di prodotti medici e quindi della quota di materiali che richiedono una lavorazione complessa. Per soddisfare una domanda sempre più forte, occorre aumentare la produttività e il potenziale di automazione dei processi produttivi esistenti. EFFICIENZA ENERGETICA DELLA PRODUZIONE La crescente consapevolezza degli aspetti ecologici dell’agire umano ha effetti diretti e indiretti sulle tecniche di produzione. Una conseguenza diretta è l’attenzione che oggi viene posta all’efficienza energetica oltre che all’economicità dei processi produttivi. Per aumentare l’efficienza energetica della produzione, vengono adottati molti approcci diversi, come l’ottimizzazione dell’alimentazione di lubrorefrigerante e l’utilizzo di sistemi di azionamento di nuova concezione o nuovi utensili. Oltre a queste conseguenze dirette vi è poi una serie di conseguenze indirette in quanto il mercato richiede prodotti ad efficienza energetica. Questo si osserva, ad esempio, nel settore delle macchine fluidodinamiche, come pompe e turbine, ma anche nell’industria automobilistica. Nel settore della produzione di pompe e propulsori si investono considerevoli risorse nel tentativo di aumentare ancora il rendimento dei sistemi. Di conseguenza, aumenta la complessità delle superfici che devono essere lavorate. I costruttori di automobili basano la costruzione dei motori su tecnologie avanzate per ridurre i consumi di carburante. Allo stesso tempo, aumenta la richiesta di comfort e prestazioni dei motori. Per soddisfare i sempre maggiori requisiti dei prodotti e dei componenti, diviene essenziale disporre di un’efficace tecnologia per la progettazione e la realizzazione delle superfici. Aumentando la qualità superficiale si riducono le perdite di attrito, l’utilizzo di microstrutture consente l’implementazione di nuove funzioni e, grazie alla modificazione delle zone marginali, è possibile aumentare la durata dei pezzi. Di fronte al frequente impiego di materiali di elevata durezza e difficili da lavorare, la tecnologia di rettifica assume particolare rilevanza. È possibile produrre “superfici su misura” solo comprendendo a fondo i processi e quindi combinando gli utensili più adatti alla strategia di produzione più efficace in funzione del materiale da lavorare e della geometria delle superfici richiesta. All’interno di questa relazione vengono descritte le problematiche legate alla scelta dell’utensile e delle strategie di processo ideali e discussi gli approcci possibili. Si accenna anche alle soluzioni innovative che permettono di aumentare l’efficienza dei prodotti realizzando un collegamento intelligente tra la progettazione degli utensili e la definizione della strategia di produzione. CARATTERISTICHE DELL’UTENSILE DI RETTIFICA Le caratteristiche dell’utensile di rettifica ne influenzano in modo determinante le prestazioni e si riflettono sulla qualità superficiale, sulle caratteristiche della zona marginale del pezzo e sulla produttività. Le caratteristiche delle mole dipendono dal tipo di materiale da taglio, dalla dimensione e dalla concentrazione dei grani e dalle caratteristiche dell’agglomerante. Per la lavorazione di materiali fragili-duri, il materiale da taglio più utilizzato è il diamante. L’agglomerante deve essere scelto in modo da sfruttare al massimo le potenzialità dei grani. In questo senso, gli agglomeranti metallici offrono il massimo potenziale per aumentare ancora le prestazioni delle mole diamantate. Gli agglomeranti metallici resistono all’usura e alle alte temperature e possiedono un’alta conducibilità termica. Abbinati a una struttura porosa, Motion 01. 2014 IT_32_Motion_01_2014 32 29.04.14 16:07 PRODUZIONE INTELLIGENTE permettono di realizzare una rettifica “più fredda” e di aumentare considerevolmente la forza compressiva residua. Per ottenere con il processo di rettifica un’alta qualità superficiale con Ra nell’ordine di 0,1 μm, occorre utilizzare una piccola dimensione dei grani. Riducendo la dimensione dei grani, tuttavia, se ne riduce anche la superficie e la forza di adesione. Applicando specifici parametri di sinterizzazione si può ovviare a questo problema. STRATEGIE DI PROCESSO “IL CAMBIAMENTO DEMOGRAFICO E UNA CRESCENTE SENSIBILITÀ PER GLI ASPETTI ECOLOGICI HANNO RIPERCUSSIONI SULLE TECNICHE DI PRODUZIONE.” Berend Denkena Natura EFFICIENZA GRAZIE ALLE SUPERFICI DI FORMA LIBERA Le superfici che condizionano il flusso sono formate liberamente per aumentare ulteriormente l’efficienza consentendo la realizzazione di curve. Attraverso l’impiego di microgranuli in un agglomerante metallico e adattando i parametri di sinterizzazione, è possibile produrre le dimensioni strutturali richieste con la rettifica. Con le strategie di rettifica a cinque assi è possibile ottenere corse dell’utensile che consentono la rettifica di microstrutture curve su superfici di forma libera. A questo scopo, la geometria della mola deve essere adattata al raggio della traiettoria dell’utensile e alle curvature del pezzo. Pala del compressore [University of Florida] Fresatura Riblet ideali s = 120 μm h= 60 μm Con le strategie di rettifica a cinque assi è possibile ottenere corse dell’utensile che consentono la rettifica di microstrutture curve su superfici di forma libera Riblet rettificati s = 120 μm h= 70 μm s = 60 μm s = 55 μm h = 30 μm h = 23 μm s = 20 μm s = 21 μm h = 10 μm h = 9 μm 30 μm 30 μm Rettifica a 5 assi IL PROF. DR. BEREND DENKENA dirige l’Istituto per le tecnologie di lavorazione e le macchine utensili (IFW) presso il Centro per la tecnica di produzione dell’Università Leibniz di Hannover Dopo la scelta delle caratteristiche più adatte delle mole, la definizione della corretta strategia di rettifica è l’elemento determinare per ottenere le caratteristiche di superficie richieste. La percentuale di superfici di forma libera da lavorare è in aumento per ragioni estetiche, per ottimizzare le superfici di scorrimento o per nuove applicazioni come la realizzazione di protesi del ginocchio in ceramica. Per la produzione economica di alte qualità superficiali con una bassa tolleranza di forma per le superfici di forma libera, è necessario impiegare appropriate strategie di rettifica. L’avvicinamento della mola in senso ortogonale rispetto alla direzione di avanzamento e la lavorazione perpendicolare alla superficie permettono di ottenere, a differenza della lavorazione su tre assi, condizioni di contatto costanti per una maggiore precisione delle forme e capacità di asportazione. Con l’avvicinamento degli utensili di rettifica nella direzione di avanzamento, inoltre, si riduce nettamente la rugosità del pezzo in quanto la velocità di taglio e la velocità di avanzamento non hanno la stessa direzione e l’effetto della topografia della mola è minore. Nel settore della truciolatura con tagliente di forma geometrica definita, la lavorazione a cinque assi è da tempo lo stato dell’arte ed è ampiamente diffusa nell’industria. La rettifica a cinque assi è attualmente una soluzione di nicchia che viene progettata per casi applicativi specifici. I programmi CAD/CAM normalmente utilizzati sono pensati per la truciolatura geometricamente definita. L’utilizzo di questo software per la rettifica a cinque assi comporta alcuni problemi. La risoluzione dei programmi non è ad esempio sufficiente per la rettifica. Di conseguenza, la corsa degli utensili può contenere punti di svolta indesiderati o punti non definiti che causeranno errori di contorno nella rettifica. Inoltre i programmi CAD/CAM non tengono conto dell’usura degli utensili e considerano geometrie degli utensili ideali, diverse da quelle effettivamente presenti dopo la ravvivatura. Tenendo conto dell’usura e della forma effettiva dell’utensile, si potrebbe aumentare la precisione dei contorni. Con un adattamento ottimale delle caratteristiche delle mole e della strategia di rettifica, è inoltre possibile l’applicazione di approcci innovativi, come le microstrutture bioniche, nella progettazione delle superfici. Strutture bioniche come i riblet, ricavati dalla struttura della pelle di pescecane, riducono fino al 10% l’attrito vicino alla parete. Utilizzate sulle macchine fluidodinamiche, come pompe, turbine a gas o propulsori, possono aumentare nettamente il rendimento. Le microstrutture hanno una larghezza fino a 20 μm e un’altezza di 10 μm e devono essere disposte nella direzione di flusso. Rettifica Microstrutturazione 0,6 mm 0 -0,3-0,6 30 μm Krw/73601© IFW Motion 01. 2014 IT_33_Motion_01_2014 33 33 29.04.14 16:07 GRINDING SYMPOSIUM 21 MAGGIO 2014, ORE 16.15 PROF. DR. JOSEF REISSNER COMPETENZE DI PRODUZIONE PER L’INNOVAZIONE DEI PRODOTTI E DEI PROCESSI SHORT SUMMARY Per sviluppare e realizzare innovazioni, un’azienda deve necessariamente disporre di solide conoscenze. Lo spazio delle conoscenza di un’azienda dovrebbe essere arricchito dalle conoscenze dei clienti che, idealmente, dovrebbero confluire nel servizio After Sales. È utile suddividere le conoscenze negli ambiti: pezzo, utensile e macchina. Il controllo automatizzato del processo fornisce informazioni fondamentali. 34 NON SOLO IL SUCCESSO A LUNGO TERMINE di un’azienda, ma anche la sua sopravvivenza a breve termine dipendono dalla capacità di sviluppare e realizzare rapidamente le innovazioni. L’innovazione non nasce solo dal lampo di genio prodotto dalla forza immaginativa, ma è il risultato di quattro operazioni cognitive con le quali si indaga uno spazio di conoscenze strutturato: Guardarsi attorno per esplorare tutte le possibilità. Seguire le tracce che conducono in una certa direzione. Riconsiderare i problemi da prospettive diverse. Rinunciare agli approcci che non permettono di progredire. AMPLIARE LO SPAZIO DELLE CONOSCENZE Arricchire il proprio spazio di conoscenze con le conoscenza del cliente è una giusta aspirazione che, tuttavia, è spesso ostacolata da una serie di barriere psicologiche e strutturali. Pertanto, al reparto di ricerca e sviluppo del produttore della macchina giungono generalmente solo le informazioni sulle necessità del cliente inviate dal marketing. La chiave per un reale salto di qualità è invece l’acquisizione delle conoscenze del cliente. La via maestra dell’industria passa pertanto dal servizio After Sales. Un’azienda innovativa mette a disposizione le conoscenze attraverso il servizio After Sales supportato dal cloud, sotto forma di manuali, istruzioni d’uso, e-book e tecnologie informatiche. In un futuro non troppo lontano ci saranno anche i simulatori di rettifica. Il cliente fornisce conoscenze quando definisce compiutamente un problema utilizzando criteri univoci di valutazione e si confronta nei forum all’interno di un portale per gli utenti finali. Solo l’uso corretto delle conoscenze si traduce in competenza. Quando l’uso corretto è ripetuto, nel tempo di sviluppa una competenza. Ma come si raggiunge l’alto livello di competenza di produzione richiesto? Utilizziamo un modello di apprendimento prescrittivo in tre fasi: il famoso Learning Cycle. Fase 1: Acquisizione di conoscenze. Fase 2: Applicazione delle conoscenze nella fabbrica virtuale per acquisire capacità. Fase 3: Corretta esecuzione della rettifica fisica nell’ambiente industriale per sviluppare la competenza. Al centro di UNITED GRINDING Group c’è la conoscenza della rettifica. Vogliamo rappresentare questa conoscenza come rete semantica (un modello mutuato dalla psicologia cognitiva per la rappresentazione della conoscenza). L’archiviazione delle conoscenze nella memoria a lungo termine avviene sotto forma di nodi (processi e proprietà) e segmenti (che forniscono i collegamenti associativi). La geometria del pezzo grezzo e la geometria dell’utensile, l’incremento, la velocità dell’utensile e la velocità di taglio generano le forze di rettifica. Queste sono influenzate dalla plastificazione, dall’indurimento e dall’attrito. Le tensioni di rettifica producono un flusso di materiale da cui dipendono gli errori di misura e di forma e la rugosità. Sono comprese anche le interferenze nelle zone marginali, le tensioni interne, le bruciature, le cricche di rettifica e i segni da vibrazione. Dal flusso di materiale dipendono anche la formazione di trucioli e l’usura dei grani e dell’agglomerante. DIVERSI TIPI DI CONOSCENZA Poiché quello che conta per noi è l’applicazione delle conoscenze, è utile suddividere le conoscenze che ruotano attorno alla rettifica in ambiti specifici: pezzo, utensile e macchina. Le conoscenze che riguardano il pezzo comprendono la truciolatura, il danneggiamento delle zone marginali, la tribologia di rettifica, la simulazione e il controllo del processo e la rettificabilità. Le conoscenze che riguardano gli utensili comprendono le mole, il condizionamento, l’usura dei grani e dell’agglomerante; la manutenzione è parte delle conoscenze che riguardano la macchina. Motion 01. 2014 IT_34_Motion_01_2014 34 29.04.14 16:09 PRODUZIONE INTELLIGENTE IL PROF. DR. JOSEF REISSNER è stato direttore dell’Istituto per la produzione virtuale e le tecnologie di trasformazione dell’ETH di Zurigo dal 1976 al 2004. Nella lavorazione con taglienti geometricamente indefiniti, i taglienti sono costituiti da grani di materiale duro, di forma irregolare e fissati in un agglomerante. Per effettuare una simulazione della truciolatura, occorrono dati sui materiali per velocità di formatura maggiori di 105 s-1, un accoppiamento termico-meccanico, un robusto re-meshing e la possibilità di aumentare la densità del mesh direttamente nell’importante area davanti al tagliente. Un problema quasi irrisolvibile è il rilevamento dei dati di contatto. Con il contatto di un singolo grano è possibile simulare i meccanismi di rasatura con microasportazione, truciolatura continua con microasportazione, produzione di microsolchi e microscanalature, in funzione della profondità di contatto, della velocità di taglio e della posizione della superficie di spoglia del grano rispetto alla direzione di rettifica. Rugosità, cricche e bruciature di rettifica possono essere simulate solo con il contatto simultaneo di più grani. La grande svolta legata all’applicazione del metodo degli elementi finiti nella rettifica è ancora di là da venire. ASSICURAZIONE QUALITÀ PREVENTIVA “LE INNOVAZIONI NASCONO DA LAMPI DI GENIO INDAGANDO UNO SPAZIO DI CONOSCENZE STRUTTURATO.” Josef Reissner Nella produzione moderna, l’assicurazione qualità preventiva è una delle più ambiziose strategie innovative. Già alla fine degli anni settanta, Juran (1904–2008), pioniere della qualità totale, esigeva la “Qualità fin da principio”. Migliorando la qualità in tutte le fasi del processo è stato possibile abbreviare i tempi di lavorazione e ridurre i costi. L’ultima correzione, per ottenere zero difetti nel processo di rettifica, deve sempre avvenire in tempo reale. Nella tecnologia di rettifica vengono utilizzati sistemi di misurazione fissi sul lato del pezzo. In sostituzione della misurazione diretta delle variabili di processo, si utilizzano procedimenti di misura per la rilevazione delle caratteristiche di processo indirette. In diverse applicazioni, vengono utilizzate piatteforme dinamometriche piezoelettriche, disposte direttamente nel flusso di forze tra il pezzo e la tavola portapezzo. Per la misurazione della forza sono ampiamente utilizzati estensimetri non troppo sensibili. Una misura che, pur non rilevando direttamente le forze di rettifica, rappresenta bene lo stato del processo di rettifica è quella offerta dall’analisi del suono intrinseco. Questo presuppone tuttavia la prossimità del sensore. L’industria utilizza i segnali AE principalmente per il riconoscimento dell’imbocco, per abbreviare le fasi di ciclo a vuoto e per il monitoraggio visivo del processo di rettifica e ravvivatura da parte dell’operatore macchina. Per il rilevamento dell’imbocco e il controllo visivo del processo si utilizza a volte anche la potenza elettrica assorbita sul mandrino portamola o il mandrino portapezzo e sull’asse di avanzamento. Possono svolgere questa funzione anche i sensori di forza. Nella maggior parte dei casi non è possibile realizzare un circuito di regolazione “in process”. Dei buoni sistemi di equilibratura possono ridurre automaticamente al minimo lo squilibrio residuo della mola. La produzione in serie con autocalibratura “in process” permette oggi di rispettare strette tolleranze dimensionali per diametri e lunghezze. Sul lato utensili, si tenta inoltre di acquisire informazioni dagli utensili rotanti (di rettifica). Questa rilevazione dimensionale è particolarmente difficile in quanto i parametri di processo devono essere determinati nelle immediate vicinanze della zona di contatto tra l’utensile e il pezzo. I sensori divengono così parte dell’utensile soggetto a usura. Con i sensori integrati nella “mola sensibile” è possibile misurare direttamente nel processo parametri centrali come la distribuzione della forza e della temperatura sulla mola. Combinando i valori di forza e temperatura misurati localmente si possono ottenere informazioni sullo stato della mola (geometria attuale). LA RETTIFICATRICE A ERRORI ZERO Anche i tempi di fermo macchina devono essere ridotti al minimo. Questo obiettivo è realizzabile solo attraverso una manutenzione degli utensili e della macchina basata sul monitoraggio delle condizioni. Le cause potenziali di guasto devono poter essere individuate precocemente e gli interventi di manutenzione richiesti devono essere opportunamente integrati nel ciclo di produzione. Il controllo delle vibrazioni è il metodo più sicuro per riconoscere precocemente i danni meccanici della macchina. In questo caso esiste la possibilità di utilizzare algoritmi di autoapprendimento. Per la rettificatrice a errori zero occorrono in primo luogo i parametri relativi alla geometria e al materiale dei pezzi grezzi, misurabili nella macchina, per la simulazione del processo. Successivamente, con la regolazione adattativa del processo, si otterrà la qualità a difetti zero. Questo comporta la misurazione in-process delle vibrazioni esterne e generate dalla macchina, degli errori geometrici di forma, come la rotondità, sul pezzo in rotazione e dello stato della mola, mediante la misurazione della temperatura di processo e/o delle forze di processo. Motion 01. 2014 IT_35_Motion_01_2014 35 35 29.04.14 16:09 GRINDING SYMPOSIUM 22 MAGGIO 2014, ORE 09:30 FLORIAN HEITMÜLLER RETTIFICA A CORSA RAPIDA PER LA CERAMICA AD ALTE PRESTAZIONI SHORT SUMMARY Con il procedimento a corsa rapida è possibile aumentare in modo significativo l'efficienza del processo di rettifica dei componenti ceramici. Grazie a maggiori velocità di avanzamento è possibile ridurre significativamente le forze di lavorazione. Maggiori velocità periferiche della mola si traducono in migliori qualità di superficie. PER LA PRODUZIONE ECONOMICA DI COMPONENTI CERAMICI FUNZIONALI E DI PRECISIONE è indispensabile l'im- piego di mole diamantate, più efficienti ma costose. Nella scelta delle grandezze di processo, come l'incremento, la velocità di avanzamento e la velocità periferica della mola, gli utilizzatori optano generalmente per valori prudenziali che si traducono poi in bassi volumi lavorati per unità di tempo e quindi in bassa produttività. Le ragioni sono da un lato la tendenza della ceramica a fratturarsi se sottoposta a eccessive sollecitazioni e dall'altro i lunghi procedimenti di condizionamento richiesti per le mole diamantate rispetto alle mole tradizionali o CBN. Da ciò deriva anche la riluttanza di molti tecnici della rettifica ad accettare una maggiore usura degli utensili per ottenere maggiori volumi di produzione per unità di tempo, dato che i processi di ravvivatura che ne conseguono spesso annullano gli aumenti di produttività relativi al tempo macchina. Inoltre, i processi di rettifica con mole diamantate presentano un maggiore rischio di instabilità del processo a causa dei meccanismi di usura che si instaurano. Questo significa che gli utensili con agglomerante metallico o resinoide devono essere generalmente riaffilati a intervalli regolari per mantenere una sufficiente sporgenza dei grani e questo comporta perdite di tempo e costi. ESEMPIO: RETTIFICA A CORSA RAPIDA In alternativa possono essere utilizzati agglomeranti ceramici più facili da ravvivare, ma soggetti a un'usura molto più rapida a causa della minore tenuta dei grani e della maggiore fragilità. Malgrado il continuo sviluppo degli utensili di rettifica, dei procedimenti e dei processi di condizionamento, la rettifica è ancora una voce di costo rilevante nella catena del valore per la produzione di componenti ceramici funzionali e di precisione. Per questo, in potenziali settori di impiego la si esclude per ragioni economiche quando si devono produrre grandi quantitativi di pezzi. L'esempio della rettifica a corsa rapida illustra quali possibilità esistano attualmente per la lavorazione altamente produttiva e sicura dei componenti ceramici utilizzando variabili di processo adatte. 36 CAMPIONE IN NITRURO DI SILICIO Per dimostrare le potenzialità della rettifica di profili a corsa rapida, presso l'Istituto per le macchine utensili e la gestione di fabbrica (IWF) dell'Università Tecnica di Berlino è stato rettificato in brevissimo tempo un campione di nitruro di silicio, senza interruzioni e usura misurabile e con uno svolgimento del processo assolutamente costante. In condizioni di asportazione controllate vengono presi in esame i punti seguenti: le variabili di processo che possono garantire una lavorazione sicura e ad alte prestazioni, il condizionamento economico, la possibilità d'impiego di mole ad alta concentrazione, la conformazione superficiale delle zone marginali rettificate e le potenzialità date da maggiori velocità di taglio e substrati ammortizzati. Nel corso delle prove tecniche eseguite presso l'IWF per definire i meccanismi di base di asportazione e usura, è stato stabilito che, per una lavorazione economica, non deve essere superato un certo spessore di truciolatura sul lato di processo poiché altrimenti, come accade con i mezzi di rettifica tradizionali con agglomerante ceramico, si può verificare un'usura eccessiva con la scheggiatura a cascata dei grani. Questo tipo di usura è stato osservato con velocità di avanzamento massime vw = 180 m/min. Una lavorazione economica si ha invece a velocità di avanzamento medie vw|=|100|m/min con velocità periferiche più elevate vs|=|120|m/s. Entro questi campi di velocità si beneficia degli effetti positivi di una maggiore velocità di avanzamento in termini di minori forze di lavorazione, senza che il meccanismo di usura raggiunga livelli critici. Si possono così ottenere rapporti G ben superiori a 1000| mm³/mm³. Inoltre, le maggiori velocità periferiche della mola con il maggior numero di taglienti cinematici per l'intero processo di truciolatura, producono qualità superficiali nettamente migliori nel campo medio di velocità di Motion 01. 2014 IT_36_Motion_01_2014 36 29.04.14 16:35 RETTIFICA IN PIANO E DI PROFILI avanzamento vw = 105 m/min e maggiori volumi di asportazione per unità di tempo. Nel corso delle prove effettuate è stato possibile determinare il limite di carico della mola utilizzata, con una concentrazione di C100 per un volume di asportazione relativo Q’w = 90 mm³/mms a partire da una velocità del pezzo vw = 138 m/min. VELOCITÀ DI AVANZAMENTO DOSATA FLORIAN HEITMÜLLER è ingegnere capo presso l'Istituto per le macchine utensili e la gestione di fabbrica dell'Università Tecnica di Berlino "LA RETTIFICA A CORSA RAPIDA OFFRE LA POSSIBILITÀ DI LAVORARE I COMPONENTI CERAMICI IN MODO PRODUTTIVO E CON LA SICUREZZA DEL PROCESSO." Florian Heitmüller Da un punto di vista economico appare ragionevole non sfruttare necessariamente le velocità di avanzamento massime disponibili sulla macchina utensile. La durata calcolata della corsa singola ts, composta dall'accelerazione della tavola, dalla velocità di avanzamento costante durante la passata e dalla decelerazione, diminuisce inizialmente all'aumentare della velocità di avanzamento in quanto la componente di velocità di avanzamento costante nella rettifica sulla corsa totale è ancora elevata. Aumentando la velocità di avanzamento, tuttavia, aumentano nettamente anche le fasi relative di accelerazione annullando il vantaggio nel campo di rettifica. Si è assunto in questo caso il reale valore di accelerazione di sistema della macchina registrato durante le prove di rettifica ≈ 25 m/s². Se si considera questo tempo nel calcolo del volume di asportazione relativo, risulta chiaro che questo aumenta in modo solo degressivo all'aumentare della velocità di avanzamento. Se si considerano inoltre le combinazioni dei parametri di incremento e velocità del pezzo con volumi di asportazione per unità di tempo costanti, l'aumento della velocità di avanzamento produce addirittura una sensibile riduzione del volume di asportazione reale. Risulta pertanto chiaro che esiste un vantaggio economico in particolare in presenza di elevati volumi di asportazione per unità di tempo e che pertanto la rettifica a corsa rapida è adatta soprattutto per la sgrossatura. Se si considerano le variazioni intenzionali dei meccanismi di separazione, con una maggiore velocità di avanzamento e velocità periferica della mola rispetto ai parametri di processo normalmente utilizzati per la fabbricazione dei componenti ceramici, occorre chiarire in quale misura il procedimento di rettifica a corsa rapida possa danneggiare le zone marginali del pezzo. All'IWF si è pertanto analizzato se la crescente fragilità dei trucioli associata all'incremento della velocità di avanzamento possa aumentare la formazione di cricche e quindi la profondità dei danneggiamenti del pezzo. Utilizzando sezioni trasversali è stata effettuata un'analisi qualitativa dei danneggiamenti. Non è stata individuata nessuna tendenza per quanto riguarda la dipendenza dalla velocità di avanzamento o dai volumi di asportazione per unità di tempo. Le cricche rilevate mostravano soltanto forme laterali parallele alla superficie, classificate come non critiche da un punto di vista meccanico. Non sono state rilevate cricche critiche ad andamento trasversale. Anche con volumi di asportazione massimi relativi Q’w = 90 mm³/mms, non sono stati rilevati danneggiamenti significati della zona marginale rispetto alle superfici trattate con la rettifica in profondità tradizionale pendolare, o levigate. Occorre precisare che il metodo di analisi descritto può essere applicato solo localmente e pertanto non è possibile escludere la formazione di cricche a livello generale. Sono in programma ulteriori indagini metrologiche quali l'analisi delle tensioni interne. LA COMPLESSITÀ PUÒ ESSERE RIDOTTA Tenendo conto delle interazioni tra processo di ravvivatura, utensile di ravvivatura e parametri di processo, è possibile ottenere processi stazionari con rapporti G ben superiori a 1000 mm³/mm³. Il perfezionamento degli agglomeranti e degli utensili di ravvivatura consente di ridurre la notevole complessità insita nella ravvivatura con diverse strategie e utensili, impiegando i programmi CNC disponibili con un utensile di ravvivatura. Rettifica di profilo del campione di NS sinterizzato, senza interruzioni di ravvivatura (da materiale pieno 100 x 100 x 6 mm3) Rettifica di un campione di nitruro di silicio presso l'Istituto per le macchine utensili e la gestione di fabbrica (IWF) dell'Università Tecnica di Berlino αy=45° 5 mm rp = 0,4 mm 4 mm Mola di prova: D46, C100, agglomerante ceramico Parametri di processo: ae vs vw Vw = 10 μm = 120 m/s = 105 m/min = 29 208 mm3 Motion 01. 2014 IT_37_Motion_01_2014 37 37 29.04.14 16:35 GRINDING SYMPOSIUM 22 MAGGIO 2014, ORE 10:15 PETER OPPELT RAZORTEC® – TECNOLOGIA DI RETTIFICA ECONOMICA CON UN’EFFICACE PULIZIA DELLE MOLE SHORT SUMMARY Un’efficace ravvivatura delle mole può ottimizzare la rettifica per ottenere alte prestazioni. Il procedimento RazorTec® garantisce un taglio esatto senza danneggiamenti delle zone marginali. Il consumo delle mole risulta ridotto fino al 30%. La pulizia continua delle mole può ridurne considerevolmente l’usura. LA PULIZIA DELLE MOLE, definita anche “lavaggio” o “jet cleaning” è nota da circa 40 anni. In particolare per i materiali che richiedono una lavorazione lunga o difficile, la pulizia contribuisce all’ottimizzazione del processo. Con l’introduzione del processo CD (CD: continuous dressing = ravvivatura continua), la pulizia delle mole è divenuta inizialmente superflua data la sufficiente continuità del processo di ravvivatura. Per aumentare ulteriormente la velocità di asportazione dei processi CD, o per i processi che non utilizzano la ravvivatura continua, la pulizia delle mole riacquista tuttavia importanza. Rientrano in questi processi ad alte prestazioni la rettifica in profondità con ravvivatura a intervalli o continua e la rettifica pendolare a corsa rapida nell’ambito dei processi di rettifica in piano e di profili. Con un’efficace pulizia delle mole, oggi si possono ottenere velocità di asportazione fino a 200 mm³/mm∙s, ad esempio con le leghe a base di nichel. I parametri e i valori di registrazione utilizzati nel processo di lavaggio dei pori delle mole con prodotti lubrorefrigeranti sono rimasti invariati a lungo. LE ATTIVITÀ DI RICERCA All’IWT di Brema e alla Blohm Jung GmbH di Amburgo sono state effettuate in questi ultimi anni estese ricerche per l’ottimizzazione dei processi con pulizia delle mole. Le variabili analizzate sono state, in particolare: Velocità del getto Pressione dinamica/distanza degli ugelli Pressione d’urto/distanza degli ugelli Forze di rettifica con e senza pulizia Usura delle mole con e senza pulizia Angolazione degli ugelli Pressione sull’ugello Le ricerche si sono inoltre concentrate sul confronto dell’efficacia di diversi tipi di ugelli utilizzati per la pulizia. È interessante notare come un ugello rotante, del tipo “mangiasporco”, simile a quello utilizzato nelle pulitrici ad alta pressione, fornisca 38 risultati sensibilmente peggiori rispetto a un ugello piatto o a getto piatto. ALTA EFFICACIA DELL’AZIONE PULENTE Per le prove della pressione d’urto sono state utilizzate speciali pellicole di misurazione nelle quali sono presenti delle microsfere colorate che scoppiano a seguito dell’urto colorando la pellicola. L’intensità della colorazione è una misura diretta dell’intensità della pressione d’urto. Le prove di rettifica hanno dimostrato la grande importanza di questo parametro: quanto maggiore è la pressione d’urto tanto migliore è l’azione pulente sulla mola. Di minore importanza per l’azione pulente è invece la pressione dinamica che è risultata essere massima appena davanti all’ugello. Nel confronto diretto delle operazioni di rettifica con e senza pulizia delle mole, con gli ugelli di pulizia si riducono considerevolmente le forze di rettifica, si produce una minore usura della mola e si aumenta la velocità relativa di asportazione senza danneggiamento delle zone marginali. Per quanto riguarda la valutazione dei diversi tipi di ugelli e delle diverse pressioni di lavaggio, risulta evidente che i risultati migliori non si ottengono con grandi quantità di lubrorefrigerante e alta pressione, bensì con una erogazione attentamente dosata. Anche la distanza dell’ugello di pulizia dalla mola, che in passato era mantenuta la più ridotta possibile, rappresenta un parametro importante. Le distanze utili, in abbinamento con l’ugello ottimale, sono comprese tra 30 e 80 millimetri dalla mola. Per estendere i vantaggi di questa tecnologia al più ampio ambito possibile di applicazioni, Blohm Jung ha messo a punto un nuovo sistema automatico di posizionamento dell’ugello del refrigerante che consente anche il semplice adattamento di un efficace ugello di pulizia. La soluzione si basa sullo sviluppo del collaudato principio del tirante a parallelogramma utilizzato per la PROKOS. In questo modo, non solo gli ugelli possono essere adattati al raggio delle mole più piccole, ma si trovano anche più vicini alla zona di contatto, un aspetto importante nella rettifica concorde con punto di contatto mobile. Motion 01. 2014 IT_38_Motion_01_2014 38 29.04.14 17:56 RETTIFICA IN PIANO E DI PROFILI PETER OPPELT Specializzato in macchine utensili e tecnologie di produzione, è a capo del settore vendite europeo di Blohm Jung GmbH “NEI PROCESSI CD O NEI PROCESSIS ENZA RAVVIVATURA CONTINUA LA PULIZIAD ELLE MOLE ASSUME PARTICOLARE IMPORTANZA.” CONDIZIONI TECNOLOGICHE DI BASE Esiste la possibilità di azionare gli ugelli mediante un motore a corrente trifase o un servomotore. Il servomotore consente anche l’azionamento degli ugelli nella rettifica orbitale. Esiste inoltre la possibilità di fare avanzare automaticamente gli ugelli in direzione Z, vale a dire nella direzione dell’asse del mandrino. Con i set di mole utilizzate in successione, questo consente di regolare gli ugelli singolarmente nella posizione di rettifica con un risparmio di refrigerante del 50% circa. Questa funzione opzionale di posizionamento degli ugelli è utilizzata oggi con grande successo su tutte le macchine PLANOMAT e PROFIMAT. Senza una ulteriore ottimizzazione delle specifiche della mola, l’incremento potenziale della velocità di asportazione non sarebbe così alto. Disporre di una mola molto pulita e molto affilata per il processo di sgrossatura è un importante fattore di successo. I grani abrasivi devono presentare un alto grado di affilatura dopo la ravvivatura, che dovrà essere mantenuto quanto più a lungo possibile anche grazie alla pulizia della mola. Questo rende la ravvivatura continua superflua in molti processi. Per la ravvivatura parallela al processo è ora disponibile il metodo IPD (Interval plunge dressing). Tra i processi con ravvivatura separata tra i cicli di rettifica, è da menzionare in particolare la rettifica pendolare a corsa rapida. In questo caso, il trasferimento di calore al pezzo durante il processo è ridotto al minimo grazie all’elevata velocità di avanzamento (120 m/min). Associando il processo a un’efficace pulizia della mola, è stato possibile ottenere, come già detto, valori Q’w fino a 200 mm³/mm∙s su componenti reali in leghe a base di nichel e non solo su blocchi di materiale di prova. NESSUN EFFETTO SULLE ZONE MARGINALI Un’efficace pulizia delle mole permette di ottimizzare i processi di rettifica con materiali tradizionali (corindone, carburo di silicio) per ottenere alte prestazioni riservate fino ad oggi solo ai mezzi di rettifica superduri. La tecnologia RazorTec® mantiene la mola sempre affilata e pulita durante il processo garantendo inoltre un taglio freddo senza danneggiamenti delle zone marginali e con un minimo consumo delle mole. Obiettivo del progetto di ricerca dell’IWT di Brema: processi di rettifica sicuri ed efficienti grazie a un’efficace rimozione delle incrostazioni della mola Peter Oppelt Motion 01. 2014 IT_39_Motion_01_2014 39 39 29.04.14 17:56 GRINDING SYMPOSIUM 22 MAGGIO 2014, ORE 11:00 UDO MERTENS TENDENZE DELLO SVILUPPO DEGLI UTENSILI DI RETTIFICA SHORT SUMMARY Con gli agglomeranti ad alte prestazioni porosi, metallici e ceramici, per utensili di rettifica diamantati e CBN, è possibile fornire risposte personalizzate alle esigenze dei clienti. Gli agglomeranti metallici sviluppano basse forze di rettifica e sono facili da ravvivare. I sistemi che utilizzano agglomeranti ceramici offrono enormi vantaggi in termini di riduzione dei tempi di inattività. Utilizzando un substrato in CFRP o un rullo sagomato con rivestimento interrotto, si aprono nuove potenzialità. 40 LA RETTIFICA COME PROCEDIMENTO DI LAVORAZIONE FINALE ha subito una notevole trasformazione negli ultimi 25-30 anni. Ancora negli anni ottanta, la rettifica veniva utilizzata quasi esclusivamente nelle applicazioni in cui non era più possibile ottenere il livello di precisione richiesto, a condizioni economicamente accettabili, utilizzando altri metodi di lavorazione. In un quadro di continui cambiamenti indotti dall’inarrestabile processo di globalizzazione, associato ad aspetti come l’esaurimento delle materie prime e una nuova sensibilità verso le tematiche ambientali, ci si è trovati ad affrontare quasi obbligatoriamente nuove richieste del mercato. La pressione a produrre in modo sempre più efficiente ed economico ha avviato uno sviluppo che ha portato a migliorare la concezione delle macchine e a progettare sistemi di comando e di misurazione sempre più veloci. L’AFFERMAZIONE DEI MEZZI DI RETTIFICA AD ALTE PRESTAZIONI Per questo sviluppo è stata decisiva, in particolare, la sempre maggiore affermazione di mezzi di rettifica ad alte prestazioni come il CBN e il diamante. Di conseguenza, è stato necessario realizzare sistemi di refrigerazione adattati alle applicazioni e fluidi lubrorefrigeranti in grado di garantire una maggiore efficacia di refrigerazione, lubrificazione e pulizia. Infine, la durezza e la truciolabilità del materiale del pezzo sono divenuti parametri sempre meno influenti per la determinazione del limite di truciolabilità. Questo sviluppo è stato inoltre accelerato dalla rettifica con velocità di taglio sempre maggiori, che ha permesso di estendere questa lavorazione anche a materiali temprati o difficili da truciolare, mantenendo elevati volumi di asportazione per unità di tempo. Fino a quel momento, questo tipo di lavorazione era realizzabile solo con materiali non temprati e ben truciolabili, con taglienti geometricamente definiti. I principali requisiti attesi dagli utensili di rettifica erano in passato l’aumento della capacità di asportazione e la qualità del componente lavorato. Questi requisiti sono ancora attuali, ma negli anni se ne sono aggiunti altri. Oggi l’attenzione si concentra, in particolare, sugli utensili con maggiore durata e minori tempi di inattività, sia in fase di allestimento sia durante la ravvivatura. Questi requisiti possono essere soddisfatti solo con una visione d’insieme del “sistema” utensile. L’UTENSILE DI RETTIFICA OTTIMALE L’utensile di rettifica ottimale deve essere definito in base all’applicazione specifica. Gli utensili CBN e diamantati sono costituiti da un rivestimento abrasivo relativamente sottile, applicato su un substrato. Per la rettifica ad alta velocità, con velocità di taglio fino a 200 m/s, l’acciaio è come sempre la prima scelta per il substrato. Nella rettifica di alberi a gomiti, con diametri degli utensili sempre maggiori (1000 mm e più), il peso elevato degli utensili che grava sui mandrini e la ridotta maneggevolezza rappresentano una sfida complessa. Materiali alternativi per la realizzazione del substrato sono le plastiche rinforzate con fibre di carbonio che presentano una serie di interessanti caratteristiche. AGGLOMERANTE METALLICO AD ALTA POROSITÀ Nell’industria degli utensili, fino a pochi anni fa era possibile lavorare una quantità di metalli duri con un unico tipo di mola. A seguito della grande diversificazione dei materiali, oggi questo non è più possibile. Utensili altamente specializzati in relazione al materiale da lavorare sono ormai lo standard. Sono inoltre sempre più richiesti utensili di rettifica che, oltre a richiedere minori forze di lavoro, siano anche e soprattutto estremamente facili da ravvivare. Rispondere a queste esigenze e offrire un’alta porosità modulabile: sono questi i requisiti del moderno utensile di rettifica. AGGLOMERANTE CERAMICO AD ALTE PRESTAZIONI I sistemi che utilizzano agglomeranti ceramici offrono enormi vantaggi, soprattutto in relazione alla riduzione dei tempi di fermo macchina. Gli utensili realizzati con questi agglomeranti rispondono Motion 01. 2014 IT_40_Motion_01_2014 40 29.04.14 17:58 RETTIFICA IN PIANO E DI PROFILI UDO MERTENS lavora dal 1989 alla SaintGobain Diamantwerkzeuge GmbH & Co. KG. È responsabile dei settori Product management e Sviluppo del prodotto per gli utensili CBN e diamantati con agglomerante ceramico per l’Europa molto bene alla ravvivatura, una caratteristica che li rende la scelta ideale per i processi automatizzati. Il mercato richiede costantemente maggiori prestazioni e maggiori velocità relative di asportazione, ma anche un numero sempre maggiore di componenti rettificati per ciclo di ravvivatura. RULLI SAGOMATI CON COMANDO CNC “OCCORRE UNA VISIONE D’INSIEME DEL ‘SISTEMA’ UTENSILE DI RETTIFICA.” Udo Mertens Nella produzione flessibile, ai moderni dispositivi di ravvivatura si richiede principalmente una cosa: essere utilizzabili in modo universale. In questo senso, la scelta si orienta in particolare verso rulli sagomati con comando CNC. Le versioni moderne presentano un rivestimento chiuso, a più strati perpendicolarmente all’asse di rotazione e ad uno strato in direzione dell’asse di rotazione. Un’interessante variante è rappresentata dal rullo sagomato con rivestimento interrotto. Una realizzazione di questo tipo consente, mantenendo costanti gli altri parametri di ravvivatura, di ottenere una maggiore rugosità attiva della mola e minori forze di rettifica. Come effetto secondario si ottiene anche una maggiore precisione del profilo. RISPONDERE ALLE ESIGENZE DEI CLIENTI Con l’ampia gamma disponibile di agglomeranti ad alte prestazioni porosi, metallici e ceramici, per utensili di rettifica diamantati e CBN, è possibile fornire risposte personalizzate alle esigenze dei clienti. Per la produzione in piccole e grandi serie, il potenziale risparmio offerto da questi utensili è enorme ed è tanto più rilevante quanto maggiore è l’adattamento. Utilizzando un substrato in CFRP o un rullo sagomato con rivestimento interrotto, si aprono nuove potenzialità. Mola in materiale plastico rinforzato con fibra di carbonio con rivestimento CBN Motion 01. 2014 IT_41_Motion_01_2014 41 41 29.04.14 17:58 GRINDING SYMPOSIUM DR. HOLGER PÄTZOLD, DR. ERDMANN KNÖSEL 22 MAGGIO 2014, ORE 11:45 AUMENTI DI PRODUTTIVITÀ ATTRAVERSO LA PROGETTAZIONE DEGLI UTENSILI DI RETTIFICA SHORT SUMMARY Gli utensili di rettifica con il minimo impiego di energia per volume di pezzo asportato offrono il massimo valore tecnico intrinseco. È UN’ASPIRAZIONE COMUNE potere aumentare in modo rilevante la produttività attraverso una corretta progettazione degli utensili di rettifica e l’applicazione di parametri di taglio ottimali, mantenendo o addirittura aumentando gli standard di qualità del pezzo. Un esempio tratto dalla pratica industriale dimostra come sia possibile aumentare in modo mirato la qualità degli utensili di rettifica sfruttando la vasta esperienza di un produttore di mole. DEFINIZIONE DEL PROBLEMA Esiste un rapporto diretto tra un processo di rettifica eseguito in modo ottimale e il valore minimo di energia di rettifica specifica. La riprogettazione delle caratteristiche della mola permette di ottenere aumenti di produttività. Occorreva eseguire la rettifica contemporanea di due superfici esterne prefresate in un unico ciclo. Si richiedeva che il foro centrale già eseguito e le due superfici esterne non subissero nessun danno termico e che non si verificasse nessuna variazione dimensionale durante il processo. L’obiettivo era più che raddoppiare la produttività. Per realizzare la lavorazione richiesta delle due superfici in un unico ciclo sono state disposte due mole su un asse. Si utilizza un procedimento di rettifica frontale periferica concorde. L’incremento della profondità di taglio ap avviene in direzione assiale. BASI TEORICHE Nella valutazione tecnica della qualità del processo di rettifica per tutti i procedimenti di rettifica periferica, si parte dal presupposto che la qualità di un processo di rettifica sia tanto maggiore quanto minore è l’impiego di energia per volume del pezzo asportato 1), 3), 4). Ci si può aspettare che diminuendo l’impiego di energia si riduca anche il danno termico delle superfici. Questo approccio presuppone la misurazione della forza di taglio in relazione alla potenza. Dal rapporto tra l’energia impiegata e i volumi asportati si ottiene l’energia di rettifica media specifica per volume asportato come misura della qualità del processo. Il sistema di prova comprende una tecnologia di misurazione della forza 3D sul pezzo con la relativa elettronica di analisi. Le interferenze del potente getto di lubrorefrigerante sulle forze sono state misurate ed eliminate dal calcolo. 42 LA MOLA DI SERIE COME UTENSILE DI RIFERIMENTO Si è tentato di aumentare la produttività attraverso modifiche tecniche tenendo presenti i limiti seguenti: Rugosità superficiale Tolleranze di forma Tolleranze di posizione Assenza di danneggiamenti delle zone marginali Nessuna alterazione della circolarità del foro centrale già eseguito Le misure seguenti non hanno avuto successo: Aumento della velocità di avanzamento per uno spostamento più rapido della fonte di calore Aumento dell’angolo di spoglia secondario da 2 a 5 gradi Ottimizzazione del condizionamento realizzato mediante un rullo diamantato condotto, eseguendo la rettifica successiva Miglioramento delle condizioni di lubrorefrigerazione. L’unico modo per aumentare la produttività è risultato essere la riprogettazione delle caratteristiche della mola. Assumendo la mola di serie come utensile di riferimento, è stato accertato un volume di truciolatura specifico nel tempo limite di 63,3 mm³/mms. RIPROGETTAZIONE DELLE CARATTERISTICHE DELLA MOLA Come è noto, per modificare le caratteristiche della mola occorre intervenire sui grani, sull’agglomerante e sulla struttura. In entrambe le mole nuove di prova, sono stati utilizzati grani CBN più grossi, lo spazio dei pori è stato aumentato del 10% circa e la percentuale di agglomerante incrementata del 5% circa. Per entrambe le mole di prova è stato utilizzato un agglomerante ceramico di tipo vetrificante per la mola 1 ed elastico per la mola 2. Motion 01. 2014 IT_42_Motion_01_2014 42 05.05.14 11:49 RETTIFICA IN PIANO E DI PROFILI ENERGIA SPECIFICA DELLA MOLA è Director Technology per il settore Sistemi di motorizzazione della Schaeffler Technologies di Herzogenaurach “PER L’UTILIZZATORE È IMPORTANTE SAPERE IN QUALEC AMPO DI PARAMETRI DI TAGLIO UNA MOLA PUÒ OFFRIRE IL PROPRIO MASSIMO VALORE INTRINSECO.” Holger Pätzold Un aspetto di straordinaria importanza da rilevare è il fatto che con tale considerevole aumento di produttività è comunque garantita la qualità del pezzo. In altre parole, nel caso in esame solo un’energia di rettifica specifica di 8000| Ws/cm³ permette di ottenere componenti di alto livello qualitativo. SINTESI È stato sperimentato un procedimento messo a punto dalla TU di Dresda per la determinazione del valore tecnico intrinseco degli utensili di rettifica per tutti i processi di rettifica perimetrale, utilizzando come parametro l’energia di rettifica specifica. È stato dimostrato con un esempio il rapporto diretto tra un processo di rettifica eseguito in modo ottimale e il valore minimo di energia di rettifica. L’unica soluzione tecnicamente possibile è la riprogettazione delle caratteristiche delle mole. Con una delle mole sottoposte a prova è stato possibile aumentare la produttività di 2,5 volte, un risultato correlato al criterio scelto dell’energia di rettifica specifica. Un utensile di rettifica con il minimo impiego di energia per volume di pezzo asportato offre il massimo valore tecnico intrinseco. 140 000 Mola di serie Energia di rettifica specifica massima ecmax IL DR. HOLGER PÄTZOLD Il grafico mostra le nette differenze nell’utilizzo specifico di energia. Come atteso 1), 3), 4), ad ogni mola si associa un diverso valore minimo di energia di rettifica. È pertanto evidente quanto sia importante per l’utilizzatore sapere in quale campo di parametri di taglio una mola possa offrire il proprio massimo valore intrinseco. La mola di serie evidenzia un impiego ottimale con un’energia minima di rettifica specifica di 11.000|Ws/cm³ per una velocità di avanzamento del 100%. La mola di prova 2 mostra invece un comportamento diverso, con un’energia di rettifica minima specifica di 10.000 Ws/cm³ per una velocità di avanzamento del 250%, che si traduce in un volume di asportazione di 137 mm³/mms. Occorre anche notare che la mola di prova 2 raggiungerebbe presumibilmente il proprio valore minimo di energia di rettifica specifica con un ulteriore aumento della velocità di avanzamento, ma questo non è stato dimostrato. La favorita è la mola di prova 1 con un’energia minima di rettifica specifica di 8000 Ws/cm³ per una velocità di avanzamento del 250% e un volume di asportazione di 157| mm³/mms. Con queste caratteristiche si aumenta la produttività di 2,5 volte. Ws / cm3 Mola di prova 1 Mola di prova 2 100 000 80 000 60 000 40 000 20 000 0 0 25 100 % Velocità di avanzamento relativa vf 250 Curva dell’energia di rettifica specifica massima Bibliografia: 1) Künanz, K.; Knösel, E.; Franke, A. Diagnose zur Bewertung des Leistungsvermögens von Schleifwerkzeugen. Industrie Diamanten Rundschau 32, Nr. 3, 1998 2.) Werner, G. Schleifscheibenspezifikation und Werkstückstoff als bestimmende Merkmale für anwendbare Schnittgeschwindigkeiten und Zeitspanvolumina. Jahrbuch „Schleifen, Honen, Läppen und Polieren“, Vulkan Verlag Essen, 1979 3) Knösel, E. Der Schleifdruck als bestimmende Größe für Oberflächendefekte an Hochleistungskeramik. Jahrbuch „Schleifen, Honen, Läppen und Polieren“, Vulkan Verlag Essen, 1993 4) Künanz, K.; Knösel, E.; Nikodemus, J. Gütebewertung der Schleifscheiben und des Schleifprozesses mittels der Konstanten einer modifizierten Kraftgleichung. Jahrbuch „Schleifen, Honen, Läppen und Polieren“, Vulkan Verlag Essen, 1997 5) Knösel, E. Arbeitsbericht zum Projekt „Verfahrensgestaltung Flächenschleifen an der Innentasse F-346 101.32-0061“ für die Stufe I und II im Auftrag der INA SCHAEFFLER KG. TU Dresden 16.12.2005 Motion 01. 2014 IT_43_Motion_01_2014 43 43 05.05.14 11:49 GRINDING SYMPOSIUM 22 MAGGIO 2014, ORE 14:00 PROF. DR. EKKARD BRINKSMEIER MAGGIORI PRESTAZIONI NELLA RETTIFICA CILINDRICA ESTERNA SHORT SUMMARY La produttività può essere migliorata riducendo la richiesta di potenza per il processo di rettifica e migliorando il comportamento termico nella zona di contatto. Altri incrementi di efficienza del processo di rettifica possono derivare dall’installazione di un sistema di alimentazione del lubrorefrigerante con funzioni di ottimizzazione automatica. L’impiego di utensili di rettifica con agglomerante elastico migliora le caratteristiche della superficie e delle zone marginali del pezzo. 44 LO SVILUPPO ATTUALE delle rettificatrici cerca risposte ai requisiti sempre più stringenti che riguardano le macro e micro geometrie e le caratteristiche delle zone marginali. L’obiettivo è quello di mantenere gli stessi risultati e tempi di lavorazione riducendo i costi di produzione. Per realizzare questo obiettivo presentiamo tre approcci: Evitare il danno termico del pezzo impiegando nuove tecniche di controllo dei processi, Alimentazione di lubrorefrigerante modulabile all’interno del processo in base alla necessità, Impiego di utensili di nuova concezione per ottenere la massima qualità superficiale. Le attività di ricerca attualmente in corso presso l’IWT di Brema si concentrano sull’aumento del volume di asportazione per unità di tempo nella rettifica, un obiettivo che, nella maggior parte dei casi, trova un importante limite nel danno termico della zona marginale del pezzo. In passato vi sono stati numerosi tentativi di identificare il cosiddetto “limite di bruciatura” nella rettifica utilizzando variabili di processo selezionate. La variabile di processo determinante è in questo caso la temperatura della zona di contatto, tecnicamente difficile da determinare a causa della scarsa accessibilità del meato di rettifica e delle elevate velocità di taglio caratteristiche della rettifica. È stato quindi messo a punto un sistema di misurazione della temperatura sul lato utensile che utilizza sensori a infrarossi per la rilevazione della temperatura nelle zone di contatto. I dati rilevati vengono inviati a un’unità di calcolo integrata nella mola, che provvede a elaborare i valori misurati e a trasmetterli via Bluetooth a un’unità di visualizzazione esterna. L’attendibilità del sistema di misurazione della temperatura descritto è stata verificata attraverso prove di rettifica cilindrica esterna su campioni di pezzi selezionati e nelle prime prove industriali. Le attività di ricerca in corso si concentrano sugli effetti nelle zone marginali del pezzo che si generano durante il processo di rettifica in funzione della temperatura delle zone di contatto e del tempo di contatto. Le variabili di processo sono influenzate in modo determinante dai parametri impostati (incremento, velocità di avanzamento del pezzo, velocità di taglio della mola) e dai parametri di sistema (caratteristiche di progetto della mola, materiale del pezzo). I risultati confluiranno in futuro nei cosiddetti diagrammi delle zone marginali che si basano sui diagrammi tempo/temperatura del trattamento termico tradizionale. Con questi diagrammi è possibile valutare le caratteristiche delle zone marginali risultanti dal carico termico subito dal materiale per un tempo definito durante l’operazione di rettifica. ALIMENTAZIONE DI LUBROREFRIGERANTE CON OTTIMIZZAZIONE AUTOMATICA Oltre a fornire i diagrammi delle zone marginali, il sistema di misurazione della temperatura descritto verrà utilizzato in futuro come componente di un sistema di alimentazione di lubrorefrigerante in grado di variare automaticamente e ottimizzare la posizione degli ugelli, il flusso e la velocità di uscita del lubrorefrigerante in base alle variabili di processo rilevate. Questo sistema permetterà di adattare le condizioni di alimentazione del lubrorefrigerante in tempo reale e in modo automatico, in funzione della combinazione data di parametri di processo e parametri di sistema. Questo permetterà di ridurre considerevolmente la durata delle operazioni di allestimento della macchina, contribuendo in ultima analisi ad aumentare l’efficienza del processo di rettifica. Da un punto di vista economico, la sperimentazione si è concentrata in particolare sull’effetto pulente del lubrorefrigerante che incide in modo significativo sulla durata dell’utensile di rettifica, sui costi dell’utensile e sulla frequenza del procedimento di ravvivatura. È stato dimostrato che un ugello di pulizia aggiuntivo può ridurre considerevolmente il grado di imbrattamento della mola con conseguente riduzione dell’energia di rettifica impiegata. L’imbrattamento della mola e la successiva azione di pulizia in funzione della configurazione Motion 01. 2014 IT_44_Motion_01_2014 44 29.04.14 18:08 RETTIFICA CILINDRICA DI PRODUZIONE IL PROF. DR. EKKARD BRINKSMEIER è direttore del settore centrale Tecnologie di produzione della Fondazione IWT di Brema. del processo, sono stati quantificati utilizzando il sistema ottico di misurazione GrindingVision. Impiegando un ugello di pulizia in condizioni ottimizzate di lavaggio, è stato possibile ottenere una significativa riduzione della potenza di rettifica relativa, delle tensioni interne sulla zona marginale del pezzo e dell’usura radiale della mola. Utilizzando il programma di pulizia dell’utensile di rettifica impostato si è quindi ottenuto un aumento della capacità di processo da Q’w = 30 mm³/(mm*s) a 50 mm3/(mm*s), in condizioni di sicurezza e senza danni termici nella zona marginale del pezzo. Poiché i lavori di ricerca già conclusi si sono concentrati essenzialmente su un processo di rettifica in piano, le ricerche attuali si focalizzano sul trasferimento e sulla verifica dei risultati per il processo di rettifica cilindrica esterna. ASPETTI DELLA SCELTA DEL LUBROREFRIGERANTE “UN UGELLO DI PULIZIA SUPPLEMENTARE CONTRIBUISCE A RIDURRE CONSIDEREVOLMENTE IL GRADO DI INTASAMENTO E QUINDI A LIMITARE L’IMPIEGO DI ENERGIA DI RETTIFICA.” Ekkard Brinksmeier L’efficacia dell’azione del lubrorefrigerante durante il processo di rettifica può essere aumentata ulteriormente attraverso la scelta del fluido più adatto. Un importante fattore da considerare è, tra l’altro, il comportamento tribologico dei grani di rettifica durante il contatto con il materiale del pezzo, un aspetto strettamente correlato alla scelta del lubrorefrigerante adatto. Le prove eseguite si riferiscono al comportamento di grani di rettifica in CBN. Si è visto che l’utilizzo di oli di esteri rispetto alle emulsioni è generalmente associato a minori forze di attrito e di conseguenza a minori adesioni del materiale del pezzo e a minore usura dei grani. Con una maggiore viscosità degli oli di esteri sono stati registrati minori rapporti di forza di rettifica. Al contrario, nel sistema mola-pezzo-lubrorefrigerante, utilizzando oli di esteri a maggiore viscosità si registrano incrementi delle forze normali e di temperatura nella zona marginale del pezzo. Per ottenere in modo economico un risultato di lavorazione ottimale, occorre tenere conto di questi due effetti opposti selezionando le caratteristiche ottimali del lubrorefrigerante da utilizzare. ve interne desiderate (50 – 200 MPa) nella zona marginale del pezzo. Si è anche visto tuttavia che l’effettiva asportazione di materiale durante il processo di rettifica dipende essenzialmente dal precarico radiale del sistema mola-pezzo oltre che dall’usura della mola. A tale proposito, un fattore importante è la deformazione elastica della struttura della mola che, rispetto alle mole tradizionali con agglomerante ceramico, può raggiungere valori molto più elevati. Le qualità superficiali richieste sono state ottenute fino ad ora principalmente con mole a grana fine con agglomerante ceramico il cui utilizzo è associato, tra l’altro, a un maggiore rischio di bruciature da rettifica. Tale inconveniente può essere considerevolmente ridotto utilizzando una mola porosa con agglomerante ceramico insieme a una mola con agglomerante elastico. Inoltre la struttura porosa della mola con agglomerante ceramico permette di aumentare la capacità di asportazione durante la rettifica. I già menzionati requisiti dei futuri processi di lavorazione potranno essere soddisfatti impiegando le conoscenze acquisite per la realizzazione di sistemi di monitoraggio di processo a bordo della macchina utensile o alla sua periferia. Le caratteristiche della superficie e delle zone marginali del componente possono essere migliorate attraverso l’impiego di utensili di rettifica con agglomerante elastico insieme agli utensili con agglomerante ceramico. L’utensile di rettifica con agglomerante elastico può essere montato sullo stesso o su un altro mandrino. Altri incrementi di efficienza del processo di rettifica possono derivare dall’installazione del sistema di alimentazione del lubrorefrigerante con funzioni di ottimizzazione automatica e dall’implementazione di un sistema di pulizia dell’utensile nel sistema di alimentazione del lubrorefrigerante. Poiché le attività di ricerca descritte sono parte di progetti tuttora in corso, in futuro potranno essere trovate ancora nuove soluzioni. PRODUZIONE ECONOMICA DELLA MASSIMA QUALITÀ DI SUPERFICIE Aumentare l’efficienza dei processi di rettifica non significa soltanto abbreviare le principali fasi del processo, ma anche aumentarne l’economicità impiegando nuove tecnologie di processo e utensili di nuova concezione che garantiscano la produzione di superfici di migliore qualità. Per questo, la ricerca si sta concentrando sull’impiego di utensili di rettifica con agglomeranti elastici che, oltre a fornire la massima qualità superficiale (Rz < 1 μm), consentano l’induzione delle tensioni compressi- Posizione dell’ugello di pulizia durante il processo di rettifica Motion 01. 2014 IT_45_Motion_01_2014 45 45 29.04.14 18:08 GRINDING SYMPOSIUM 22 MAGGIO 2014, ORE 14:45 KARSTEN OTTO VIBRAZIONI NELLA RETTIFICA SENZA PUNTE SHORT SUMMARY Le vibrazioni indesiderate nel processo di rettifica rappresentano un rischio incalcolabile per l’utilizzatore. Un’analisi della causa delle vibrazioni è il punto di partenza per la loro eliminazione attraverso interventi mirati. Una riduzione della tendenza a generare vibrazioni si può ottenere garantendo un comportamento dinamico equilibrato della macchina. Le vibrazioni dovute a interruzioni del taglio rappresentano una particolare sfida nella rettifica senza punte. Le soluzioni software per la simulazione dei processi offrono un contributo decisivo per evitare le vibrazioni. In questo contesto è indispensabile un’analisi dell’intero ciclo di produzione. 46 MASSA E CLASSE – le esigenze di produzione sono spesso contrastanti. Le quantità di produzione da gestire sono spesso enormi e allo stesso tempo occorre aumentare costantemente la sicurezza dei processi e la qualità dei componenti. Anomalie e interferenze costano care nella produzione altamente sensibile e di grossi volumi. Ad esempio, le vibrazioni indesiderate durante il processo di produzione possono pregiudicare la qualità dei componenti, ridurre la produzione ed abbreviare la vita utile degli utensili e delle macchine – un rischio incalcolabile per ogni utilizzatore. Secondo gli esperti di rettifica della SCHAUDT e MIKROSA di Lipsia, questi inconvenienti possono essere evitati con interventi mirati. L’analisi delle cause delle vibrazioni è il punto di partenza per la loro eliminazione attraverso soluzioni intelligenti. Il risultato sono processi di rettifica senza punte ad alte prestazioni. DUE TIPI DI VIBRAZIONI Le vibrazioni di processo consistono nella sovrapposizione di un movimento d’interferenza periodico al movimento programmato tra la mola e il pezzo. In alcune condizioni questo causa la formazione di ondulazioni sulla superficie del pezzo. Ne sono responsabili una struttura della macchina soggetta a vibrazioni e una sollecitazione variabile nel tempo dovuta alle forze o al movimento. Le vibrazioni possono avere un’origine interna o esterna alla macchina. Le vibrazioni esterne possono essere prodotte, ad esempio, da forze d’interferenza esterne come urti che si trasmettono dalle fondazioni. La macchina smorza le vibrazioni alla frequenza propria. Le nostre macchine sono dotate di basamento in Granitan® che provvede a un rapido smorzamento delle vibrazioni. Ma anche sbilanciamenti, difetti dei cuscinetti e variazioni delle forze di asportazione o l’interruzione del taglio sono causa di vibrazioni esterne. L’origine più frequente delle vibrazioni interne è lo stesso processo di rettifica. Ne è responsabile il cosiddetto effetto rigenerativo. Questo è causato dal ripetuto verificarsi di una ondulazione prodotta dal processo di rettifica nella zona di contatto, che causa vibrazioni alla frequenza propria della struttura della macchina. L’effetto rigenerativo può manifestarsi sul pezzo o sull’utensile. UN’ANALISI COMPLESSA DELLE CAUSE Come si scopre la causa delle vibrazioni? Un procedimento sistematico porta direttamente all’obiettivo. In primo luogo occorre spegnere la macchina. Se la macchina continua a vibrare, l’origine delle vibrazioni è esterna. Se si verificano vibrazioni durante il ciclo a vuoto della macchina, la causa può risiedere in componenti della macchina come i cuscinetti e le cinghie, oppure dipendere da sbilanciamenti. Se la macchina vibra soltanto durante la lavorazione, è necessario misurare la frequenza delle vibrazioni. Attraverso un’analisi armonica, è possibile determinare le forme poligonali sul pezzo. Le misurazioni devono essere ripetute con una diversa velocità del pezzo. La stessa forma poligonale e/o una diversa frequenza di vibrazione indicano una vibrazione di origine esterna, causata ad esempio dall’interruzione del taglio. Se al contrario la frequenza di vibrazione rimane invariata e/o la forma poligonale cambia, si tratta di una vibrazione di origine interna. SMORZAMENTO MIRATO Come è possibile ridurre, evitare o eliminare le vibrazioni? Le misure seguenti riducono la tendenza all’instabilità dell’intero sistema: L’installazione di sistemi di smorzamento, come assorbitori armonici, permette di ridurre sensibilmente o di evitare le frequenze proprie. Le mole di rettifica e alimentatrici “morbide”, ovvero con agglomeranti a base di gomma, sfruttano il principio del collo di cigno (elemento di smorzamento nel flusso di forze della macchina). La resilienza dell’intero sistema risulta molto più bilanciata. Una riduzione della lunghezza di contatto del pezzo e della mola alimentatrice riduce la tendenza alle vibrazioni soprattutto in presenza di Motion 01. 2014 IT_46_Motion_01_2014 46 29.04.14 18:11 RETTIFICA CILINDRICA DI PRODUZIONE KARSTEN OTTO è direttore tecnico di Schaudt Mikrosa GmbH pezzi molto lunghi. I punti di risonanza risultano nettamente smorzati grazie alla maggiore resilienza di contatto. La variazione di velocità del pezzo riduce o evita il verificarsi di effetti rigenerativi. Una mola con eccellenti caratteristiche di taglio riduce le forze nel meato di rettifica in modo tale da escludere sovraccarichi strutturali. Questo significa che le mole non devono essere ravvivate troppo finemente o che non sono addirittura soggette a usura. Punti di appoggio esenti da usura e privi di gioco garantiscono una ravvivatura senza vibrazioni con dispositivi di ravvivatura rotativi. UN LAVORO DA SPECIALISTI “LE QUANTITÀ DI PRODUZIONE DA GESTIRE SONO SPESSO ENORMI E ALLO STESSO TEMPO OCCORRE AUMENTARE COSTANTEMENTE LA SICUREZZA DEI PROCESSI E LA QUALITÀ DEI COMPONENTI.” Karsten Otto Una grande sfida della rettifica senza punte è rappresentata dalla gestione delle vibrazioni dovute alle interruzioni del taglio. Un esempio tipico è quello dei pezzi che presentano interruzioni lungo il perimetro, come fori, scanalature o dentature. In questo caso è il pezzo stesso ad agire come “eccitatore” in quanto gli “impulsi vibratori” che si generano durante la rotazione non possono essere evitati. L’attenzione si concentra pertanto sulla riduzione degli effetti. Una prima misura è l’eliminazione del contatto delle zone del pezzo interessate con la mola alimentatrice e con la guida di appoggio. Poiché questo non è però generalmente sufficiente, MIKROSA utilizza il software “Heureeka”. Il software permette di determinare molto semplicemente l’indice di stabilità geometrico per ogni forma poligonale: quanto più alto è il valore, tanto migliore è la correzione della forma poligonale. L’obiettivo è effettuare una registrazione geometrica del meato di rettifica con la quale sia possibile correggere in modo efficace la forma poligonale (dovuta alle interruzioni). Spesso è già sufficiente regolare l’altezza del pezzo. Una misura semplice per grandi risultati. Questo approccio va quindi oltre il solo problema delle vibrazioni. I parametri vengono definiti ad uno ad uno con precisione per garantire la massima sicurezza del processo di rettifica senza punte|– molto prima che la macchina sia in produzione presso il cliente. In altre parole: la capacità della macchina viene sfruttata in modo ottimale a vantaggio dell’economicità dell’intero processo di produzione. VISIONE D’INSIEME DEL CICLO DI PRODUZIONE Da quanto illustrato si comprende chiaramente l’enorme importanza del tema della sicurezza dei processi. In SCHAUDT e MIKROSA viene pianificato e realizzato l’intero ciclo di produzione per il pezzo del cliente comprendendo tutti i processi, dall’ingresso all’uscita dei pezzi, fino alla loro misurazione e alla progettazione specifica del processo di rettifica senza punte. Il risultato sono soluzioni di produzione complete e altamente efficienti e, naturalmente, senza fastidiose vibrazioni. 1 000 μm 1 2 90° 180° 0° 270° Gauss 50 % Vibrazioni rigenerative – generazione di una forma poligonale sul pezzo 0,500 μm 1 CALCOLARE IN ANTICIPO LE PRESTAZIONI È evidente che l’ulteriore sviluppo del software di simulazione aprirà nuove prospettive in questo settore. Per questo è stato messo a punto un software (prototipo in prova) per la simulazione del processo – uno strumento di calcolo con il quale è possibile determinare molto precocemente la stabilità dell’intero processo di rettifica. Nel calcolo confluiscono diversi fattori: le impostazioni della geometria di rettifica, le impostazioni tecnologiche di processo e dinamiche (la risposta in frequenza di resilienza della macchina), lo sbilanciamento della mola e la qualità del pezzo grezzo. 2 90° 180° 0° 270° Gauss 50 % Processo di rettifica stabile – nessuna forma poligonale dominante sul pezzo Motion 01. 2014 IT_47_Motion_01_2014 47 47 05.05.14 11:45 GRINDING SYMPOSIUM 22 MAGGIO 2014, ORE 15:30 DR. DIRK FRIEDRICH UTILIZZO RAZIONALE DEL LUBROREFRIGERANTE NELLE RETTIFICATRICI SHORT SUMMARY L’intero sistema periferico del lubrorefrigerante rappresenta una quota significativa dei costi energetici di un’azienda del settore metallurgico. Alcune macchine utensili consumano fino al 50% di quantità non necessarie di lubrorefrigeranti, mentre i punti rilevanti per la produttività della macchina sono spesso sottoalimentati. In un coolant audit vengono analizzati i valori correnti di consumo della macchina e si stabilisce dove avvengono gli sprechi, quanto si spreca e se il punto di lavorazione è sottoalimentato. In questo modo è possibile ridurre considerevolmente i costi annuali per il lubrorefrigerante. 48 IN EUROPA I COSTI ASSOCIATI AI LUBROREFRIGERANTI rap- presentano fino al 16% dei costi di produzione. L’elevato potenziale di risparmio, oggi noto, è stato considerato fino ad oggi “irrilevante” in quanto i costi di alimentazione del lubrorefrigerante venivano assorbiti nei costi generali di produzione e pertanto non venivano assegnati a un centro di costo concreto (macchina, gruppo di lavorazione). Inoltre, mancando in questo settore possibilità tecniche di miglioramento o competenze specifiche, non si intravedevano risparmi potenziali. Anche i costruttori di macchine utensili si concentravano meno intensamente sui componenti di bassa tecnologia delle loro macchine, necessari per l’alimentazione del lubrorefrigerante. Per anni quello dell’alimentazione di lubrorefrigerante è stato considerato un tema minore e non utilizzato come argomento di differenziazione nel panorama della concorrenza tecnica. PARTE DEI COSTI ENERGETICI Le indicazioni di alcuni governi di ridurre le emissioni di CO2 del 30% entro il 2020 hanno fatto nascere una nuova attenzione verso il tema dei lubrorefrigeranti. Si è visto che il sistema periferico del lubrorefrigerante rappresenta una quota significativa dei costi energetici di un’azienda del settore metallurgico. Le dimensioni e il dispendio energetico di questo sistema sono direttamente correlati alla quantità di lubrorefrigerante che deve essere alimentata alle macchine utensili. Si è pertanto iniziato a domandarsi, sempre più di frequente, quanto lubrorefrigerante occorra per quale macchina, per quale componente e, soprattutto, per quale processo di produzione. Ma le risposte mancavano. Alcune macchine utensili possono consumare fino al 50% di quantità non necessarie di lubrorefrigerante per il lavaggio del basamento e la pulizia dei componenti, mentre i punti rilevanti per la produttività della macchina (contatto utensilecomponente) sono spesso sottoalimentati. La macchina non può lavorare al proprio limite di capacità. Poiché non è garantito un raffreddamento sufficiente, non è possibile ottenere la massima produttività e i minimi tempi di ciclo possibili. È pertanto evidente come vi sia un urgente bisogno di informazioni. Quanto lubrorefrigerante fluisce e dove? Quanto fluido è necessario e in quali punti, in quale momento e per quali ragioni? Con l’approccio “Coolant Audit” della ditta tedesca Grindaix GmbH, descritto di seguito, è possibile individuare precocemente tutte le potenzialità di risparmio legate al lubrorefrigerante per un’azienda del settore metallurgico, correlarle in modo diretto con il rapporto, in futuro sempre più importante, CO2 / kWh ed euro e consigliare al cliente, o realizzare, concreti interventi di ammodernamento delle macchine. CONSUMO DI LUBROREFRIGERANTE SENZA VANTAGGI DI PRODUZIONE Tubazioni, valvole e ugelli sono spesso progettati inconsapevolmente in modo non economico, con punti di resistenza inutili come angoli, farfalle, diametri troppo stretti e conicità. Tutto questo si traduce in sprechi inutili e perdite di produttività. Le alimentazioni nei singoli punti di utilizzo all’interno di una macchina di produzione spesso non sono note. Nella maggior parte delle applicazioni, non esistono criteri specifici che valgano per la pressione di alimentazione e la portata degli ugelli utilizzati per il raffreddamento del processo di lavorazione. Questo limita enormemente la produttività di una macchina. Applicando il principio del “più è meglio” si raddoppiano a istinto i diametri delle tubazioni e si dimensionano le pompe in modo errato. Le conseguenze sono perdite di produttività dovute alla sottoalimentazione dei punti di lavorazione e considerevoli sprechi nei punti di utilizzo secondari. Nel complesso, un consumo eccessivo e costoso di lubrorefrigerante senza vantaggi in termini di produttività. CHE COSA ACCADE DI PRECISO IN UN COOLANT AUDIT? Non è raro: un risparmio annuo di costi d’esercizio fino a 20.000 euro a macchina se, ad esempio, un solo litro di lubrorefrigerante in circolazione Motion 01. 2014 IT_48_Motion_01_2014 48 05.05.14 11:50 RETTIFICA CILINDRICA DI PRODUZIONE DR. DIRK FRIEDRICH Specializzato in tecnologie di produzione, è amministratore di Grindaix GmbH che ha fondato nel 2005 ad Aachen. “PER MOLTI ANNI IL TEMA DELL’ALIMENTAZIONE DI LUBROREFRIGERANTE NON È STATO CONSIDERATO UN ELEMENTO DI DIFFERENZIAZIONE NEL PANORAMA DELLA CONCORRENZA TECNICA.” produce costi annui d’esercizio per 200,00 Euro e in una sola macchina sono stati risparmiati senza grandi investimenti (ROI < 12 mesi) oltre 100|litri/minuto di volume di alimentazione. L’efficacia del processo di produzione non deve risultare ridotta in nessun modo! Questa è una chiara richiesta del cliente. Nella maggior parte dei casi, l’efficacia al contrario aumenta in quanto il punto di lavorazione è meglio alimentato e i punti secondari utilizzano il lubrorefrigerante in modo molto più efficiente. In un coolant audit per la produzione metallurgica, vengono analizzati i valori correnti di consumo della macchina e in brevissimo tempo si stabilisce con precisione dove avvengono gli sprechi, quanto si spreca e se il punto di lavorazione è sottoalimentato. La procedura dura sei ore in totale per macchina, ma meno di un’ora all’interno della macchina con una minima perdita di tempo di produzione. L’intero sistema periferico del lubrorefrigerante delle macchine viene misurato, documentato e analizzato in modo veloce e pratico utilizzando le tecniche più moderne. Nel giro di soli cinque giorni è già possibile quantificare concretamente l’entità degli sprechi e le possibili perdite di produttività di una macchina. Gli analisti di grindaix utilizzano sul posto innovativi metodi di misurazione abbinati a una soluzione software avanzata sviluppata internamente. In questo modo i sistemi meccanici, come le tubazioni o altri componenti del circuito del lubrorefrigerante, non vengono danneggiati. OTTIMIZZAZIONE E AGGIORNAMENTO DELLA MACCHINA Con Coolant Design è possibile realizzare la progettazione completa di un’alimentazione di lubrorefrigerante efficiente e adatta a qualsiasi esigenza di produzione. Tutti i gruppi del sistema, come i filtri, le pompe e le tubazioni, possono essere assemblati secondo le esigenze progettando anche un sistema di ugelli di erogazione specifico per la macchina utensile. Ogni sistema di ugelli contiene nell’esecuzione ottimale un sensore di pressione che controlla la quantità e la velocità di uscita del lubrorefrigerante. Alla base vi è la curva caratteristica generata per ogni singolo ugello, che documenta il rapporto tipo/pressione/portata del lubrorefrigerante e la sua velocità di uscita. In questo modo l’utilizzatore del sistema sa sempre quando e in quale punto della macchina deve essere utilizzato il lubrorefrigerante, in che quantità, con quale velocità di uscita e per quale lavorazione. I risultati dell’audit possono essere trasferiti direttamente e senza costi aggiuntivi a macchine della medesima costruzione. Pertanto, i coolant audit non devono essere eseguiti per ogni macchina. SENSIBILE RIDUZIONE DEI COSTI La somma dei risparmi di lubrorefrigerante su tutte le macchine riduce considerevolmente questa voce di costo su base annua. Dopo questo intervento, gli impianti di filtrazione del lubrorefrigerante possono essere utilizzati per un numero maggiore di macchine, o adattati in modo mirato (dimensioni, tipo ecc.) in caso di nuove installazioni per ridurre i costi di investimento. Dirk Friedrich Fig. 1: Stazione di potenziamento della pressione per l’alimentazione di lubrorefrigerante in base alla necessità Fig. 2: Centralina di regolazione del lubrorefrigerante Motion 01. 2014 IT_49_Motion_01_2014 49 49 05.05.14 11:50 GRINDING SYMPOSIUM 22 MAGGIO 2014, ORE 16:15 DR. THOMAS MAGG NUOVI CONCETTI PER L’IMPIEGO DI FORZE MINIME PER LA RETTIFICA CBN NELLA PRODUZIONE DI MASSA SHORT SUMMARY I metodi di strutturazione riducono la temperatura nella zona di contatto. L’azione combinata del rivestimento abrasivo e del corpo della mola ha un’importanza decisiva. La strutturazione laser di rivestimenti abrasivi superduri permette di rispondere ai requisiti di alta precisione e sicurezza dei processi nella produzione di massa. La rettifica CBN con rivestimenti abrasivi strutturati consente un risparmio di tempo fino al 30% anche con pezzi flessibili. 50 I RIVESTIMENTI ABRASIVI STRUTTURATI offrono vantag- gi tecnici di lavorazione e idrodinamici. Abbinati a corpi delle mole ottimizzati, contribuiscono in modo rilevante ad aumentare l’economicità della produzione. GRANI DI RETTIFICA TAGLIENTI E ABRASIVI La rettifica è l’asportazione di materiale con taglienti geometricamente indefiniti. “Indefiniti” significa che in un utensile di rettifica, oltre ai taglienti che asportano il materiale, esistono anche numerosi taglienti che esercitano solo un’azione abrasiva sulla superficie del materiale generando forze e calore indesiderati. Poiché l’asportazione di materiale inizia solo a partire da una profondità minima di penetrazione, vi è il rischio che, soprattutto con rivestimenti in CBN ravvivabili, in determinate condizioni di ravvivatura la presenza di numerosi singoli taglienti alla stessa altezza determini una altrettanto alta percentuale di grani abrasivi. La distanza tra i taglienti diventa quindi un importante parametro da cui dipendono la profondità di penetrazione e il rapporto tra grani taglienti e grani abrasivi. UTENSILE DI RETTIFICA STRUTTURATO Macrostruttura, microstruttura e porosità sono metodi di strutturazione che influenzano la distanza tra i taglienti. Per macrostruttura sono da intendersi scanalature piatte di dimensioni millimetriche, per microstruttura fori al laser di diametro di 0,3 millimetri e per porosità la porosità naturale di un rivestimento abrasivo ceramico, o quella ottenuta con un generatore di pori. Rispetto all’aumento della porosità, la microstruttura presenta il vantaggio di mantenere un alto livello di resistenza dell’agglomerante e tenuta dei grani, garantendo così una più lunga durata. Poiché i grani dopo un vuoto penetrano sempre più profondamente nel materiale rispetto ai grani in una serie regolare, i metodi di strutturazione si prestano ad aumentare la percentuale di grani taglienti rispetto a quella di grani abrasivi per ottenere già così una riduzione della temperatura nella zona di contatto. Nella progettazione delle macrostrutture occorre tuttavia evitare che i grani dopo il vuoto vengano sovraccaricati e garantire che non venga superata la resistenza dell’agglomerante o la tenuta dei grani. Le cavità o le strutturazioni migliorano inoltre in modo significativo la capacità del rivestimento abrasivo di assorbire o respingere il lubrorefrigerante. In particolare la strutturazione laser, grazie ai fori lineari e profondi, risulta più vantaggiosa, rispetto alla porosità, nel raggiungere più rapidamente e in modo sicuro la dimensione finale nella lavorazione di pezzi flessibili con strette tolleranze dimensionali. Questo tipo di strutturazione rappresenta pertanto un importante passo avanti nella progettazione dei rivestimenti abrasivi non solo in base a criteri tecnici di lavorazione, ma anche tenendo conto di aspetti idrodinamici. Questa progettazione di rivestimenti abrasivi superduri permette di rispondere ai recenti requisiti di alta precisione e sicurezza dei processi nella produzione di massa: Mantenimento di tolleranze geometriche nel campo sub-μm Produzione di rugosità superficiali con bande di tolleranza molto strette Rettifica non aggressiva dei componenti sensibili al calore Riduzione delle ondulazioni superficiali (nel campo sub-μm secondo l’analisi FFT) Oltre alla progettazione del rivestimento abrasivo e al preciso mantenimento dei parametri di rettifica, anche la scelta del corpo della mola riveste un’importanza decisiva e non solo in relazione alle ondulazioni. Oggi è possibile utilizzare materiali rinforzati con fibre (CFRP) per progettare substrati più leggeri e ad alta resistenza che possono essere ottimizzati anche nel senso di una maggiore capacità di ammortizzazione o rigidità laterale. I massimi risultati si ottengono naturalmente sviluppando insieme e adattando reciprocamente il rivestimento abrasivo e il corpo della mola. Motion 01. 2014 IT_50_Motion_01_2014 50 05.05.14 14:15 RETTIFICA CILINDRICA DI PRODUZIONE IL DR. THOMAS MAGG è direttore dello sviluppo della Diamant-Gesellschaft Tesch GmbH di Ludwigsburg. IL PROCESSO REALIZZATO L’esempio di un processo di rettifica ad alte prestazioni per la lavorazione di cuscinetti per alberi a camme su una rettificatrice modello KRONOS dual, illustra le capacità delle mole in CBN attualmente disponibili. La particolarità di questo processo consiste nel fatto che, nonostante l’impiego della rettifica centerless altamente produttiva, l’asse di riferimento del pezzo deve essere mantenuto. La soluzione consiste nella rettifica dell’albero tra le punte fino alla coassialità dei cuscinetti rispetto a questo asse e quindi nella rettifica di finitura dei cuscinetti con procedimento a tuffo centerless. al processo con mole tradizionali risulta evidente dal fatto che sia il tempo di rettifica tra le punte sia il tempo di rettifica senza punte si riducono, rispettivamente, del 20% e del 25-30% circa. Per la lavorazione dell’albero a camme completamente montato si utilizza una mola Multi Wheel, con la mola alimentatrice per il processo centerless montata nello stesso modo. Le mole CBN ottimizzate di ultima generazione non devono presentare in ogni caso un corpo in CFRP se il supporto del mandrino è sufficientemente rigido. RISPARMIO DI TEMPO CON LA RETTIFICA CBN “RIVESTIMENTI ABRASIVI STRUTTURATI E CORPI DELLE MOLE OTTIMIZZATI GARANTISCONO INSIEME UNA MAGGIORE ECONOMICITÀ.” La fase di processo più sensibile rispetto alle forze di rettifica è la rettifica senza supporto tra le punte con una larghezza totale di contatto di circa 150 millimetri. Il vantaggio del processo CBN rispetto Thomas Magg Serie di mole CBN per la rettificatrice centerless KRONOS dual (sopra e a destra). A sinistra: mola CBN Multi Wheel con corpo in CFRP Motion 01. 2014 IT_51_Motion_01_2014 51 51 05.05.14 11:52 GRINDING SYMPOSIUM 23 MAGGIO 2014, ORE 09:30 PROF. DR. WILFRIED SAXLER RETTIFICA DI UTENSILI – UN PROCESSO DI MASSIMA PRECISIONE SHORT SUMMARY I requisiti di qualità, tolleranza dimensionale, tolleranza di posizione e di forma e qualità superficiale che devono essere soddisfatti dai meccanici specializzati in utensili da taglio sono sempre maggiori. La combinazione di diverse tecnologie, come foratura, alesatura, svasatura e sbavatura negli utensili multifunzionali riduce i tempi di inattività. I costruttori di utensili e i centri di rettifica possono scambiarsi dati in formato standardizzato attraverso un’interfaccia di nuova concezione. I PRINCIPALI MERCATI DI VENDITA delle aziende ope- ranti nel settore della rettifica e riunite nella FDPW (Fachverband Deutscher PräzisionsWerkzeugschleifer| – Associazione industriale tedesca per la rettifica di utensili di precisione) sono i settori della truciolatura metallica e della lavorazione del legno, della plastica e della carta. La FDPW comprende la corporazione dei “meccanici degli utensili da taglio”. ESIGENZE SEMPRE MAGGIORI I meccanici che realizzano utensili da taglio si confrontano con richieste sempre più complesse. Come mai? Gli utensili utilizzati per la truciolatura contengono elementi geometrici molto complessi. La preparazione di taglienti con piccoli raggi, smussi o geometrie a goccia è oggi una richiesta frequente da parte degli utilizzatori di utensili. Inoltre, le superfici di spoglia – anche con materiali da taglio di elevata durezza come il diamante – devono essere lavorate per ottenere strutture rompitruciolo. Questa lavorazione può essere realizzata, ad esempio, con speciali procedimenti laser. I requisiti di qualità aumentano costantemente. Non si tratta solo di tolleranze dimensionali, ma anche di tolleranze di posizione e forma e, soprattutto, di qualità superficiale. La combinazione di diverse tecnologie, come foratura, alesatura, svasatura e sbavatura nei cosiddetti utensili multifunzionali, pone il meccanico di fronte a reali sfide. TEMPI MORTI Il vantaggio per l’utilizzatore è chiaro: si eliminano i tempi di sostituzione degli utensili. In questo modo è possibile ridurre i tempi di inattività. Anche le tolleranze di posizione sono difficili da battere. Poiché la realizzazione delle forature (multidiametro), dell’alesatura e della svasatura avviene con un solo utensile e in un’unica fase di lavoro, le eccentricità reciproche sono pari a zero. In questo caso la progettazione della geometria del tagliente è particolarmente complessa. Poiché l’utensile può lavorare con una sola velocità, per i diversi fori multidiametro si hanno velocità di taglio diverse. 52 Ciò implica un diverso comportamento d’usura che si può in parte compensare attraverso la scelta individuale degli angoli di taglio per i diversi diametri. Si tratta di una difficile impresa che richiede un alto livello di conoscenza del processo. COMPETENZA TECNICA E CONOSCENZA DEL PROCESSO Per soddisfare i requisiti descritti nella costruzione o nel ricondizionamento degli utensili, occorrono competenze di alto livello. Una tipica catena di processo è strutturata come segue: 1. Pulizia degli utensili 2. Verifica di difetti del codolo e dell’estremità del codolo ed eventuale correzione e sbavatura 3. Acquisizione dei necessari dati geometrici dell’utensile sul misuratore 4. Definizione dei valori/parametri di ripassatur 5. Programmazione della rettificatrice per utensili CNC 6. Processo di rettifica 7. Pulizia dell’utensile 8. Eventualmente rivestimento 9. Produzione di un protocollo di misura Oltre a queste operazioni occorre naturalmente dotare la rettificatrice dei necessari mezzi di serraggio per diverse dimensioni. Le macchine sono inoltre spesso dotate di caricatori per effettuare la rettifica di un alto numero di utensili senza intervento umano. Molti produttori di utensili stanno tentando di mantenere al proprio interno la riaffilatura degli utensili creando propri centri specializzati e talvolta apponendo un’etichetta o un sigillo di qualità “rettifica originale”. PRIMO OBIETTIVO: FIDELIZZAZIONE DEL CLIENTE L’obiettivo principale è naturalmente la fidelizzazione del cliente. Si tenta di mantenere il legame con il cliente anche dopo l’acquisto di un nuovo utensile. Esistono modelli di prezzo che prevedono Motion 01. 2014 IT_52_Motion_01_2014 52 30.04.14 10:52 RETTIFICA DI UTENSILI IL PROF. DR. WILFRIED SAXLER è professore di tecnologia delle macchine utensili e processi di produzione alla Rheinische Fachhochschule di Colonia e direttore della FDPW (Associazione industriale tedesca per la rettifica di utensili di precisione). che il cliente non paghi l’utensile ma, ad esempio, un prezzo ad alesatura. Anche questo dovrebbe rafforzare il rapporto con il cliente. Il tipo di dotazione tecnica è generalmente identico per i produttori di utensili e per le officine che eseguono la rettifica degli utensili. Per garantire la qualità di un processo di produzione complesso come quello di costruzione e di ricondizionamento degli utensili da truciolatura, occorre naturalmente disporre di personale ben preparato. Ciò che conta è la qualificazione dei collaboratori. La figura professionale designata per questo tipo di attività è quella del “meccanico degli utensili da taglio”. Dopo la formazione professionale c’è la specializzazione. COLLABORAZIONE TRA LE AZIENDE PRODUTTRICI E I CENTRI DI RETTIFICA “LA COMBINAZIONE DI DIVERSE TECNOLOGIE NEGLI UTENSILI MULTIFUNZIONALI PONE IL MECCANICO DI FRONTE A REALI SFIDE”. I produttori di utensili si sono adattati alla situazione. Per i centri di rettifica non è mai cambiata. La quota di fatturato generata dalla fabbricazione di utensili speciali è notevolmente aumentata in questi ultimi anni. I centri di rettifica per utensili lavorano generalmente con le stesse rettificatrici CNC utilizzate dai produttori. Questi le impiegano non soltanto per l’affilatura ma anche per la produzione di diversi tipi di utensili. I costruttori di utensili potrebbero quindi cooperare proficuamente con i centri di rettifica. Con un’interfaccia dati di nuova concezione si può creare la possibilità di trasmettere in un formato standardizzato i dati che occorrono per la costruzione e il ricondizionamento degli utensili. I canali di informazione sono molteplici. La soluzione si chiama GDX-Standard. TRASMISSIONI STANDARDIZZATE Già da due anni il comitato tecnico VDI FA114 si sta dedicando all’elaborazione della direttiva VDI |232. Questa direttiva confluirà in una norma. I dati documentati nella versione GDX 2.0 sono informazioni relative alla geometria degli utensili per fresatura e dei pezzi grezzi, geometria delle mole e istruzioni per le misurazioni. Nelle versioni successive saranno introdotti gradualmente altri utensili. Inoltre, già a partire dalla versione GDX|2.1, anche i percorsi di rettifica sono trasferibili in formato standardizzato. Questo aspetto apre nuove possibilità di collaborazione. Si può pensare, ad esempio, che un costruttore di utensili conceda in licenza a un centro di rettifica di utensili gli schemi per particolari lavorazioni delle punte e che il centro sia quindi in grado di affilare correttamente i taglienti indipendentemente dalla macchina o dal sistema di comando utilizzato. In questo modo il costruttore non dovrà necessariamente rivelare il proprio know-how e potrà “assicurare” anche la propria esperienza. Numerosi rappresentanti di rinomati produttori di rettificatrici, misuratrici e software partecipano allo sviluppo di GDX e appoggiano questo ambizioso ma realistico progetto. Nella produzione di utensili, i dati necessari attraversano numerose interfacce che possono essere standardizzate con GDX Wilfried Saxler Postazione di lavoro (sistema CAD/CAM) 1 Misuratrice per utensili CAD/CAM 3 Rettificatrice per utensili 2 SCENARI: 1 Postazione di lavoro 2 Rettificatrice per utensili 3 Postazione di lavoro Misuratrice Misuratrice Rettificatrice per utensili Motion 01. 2014 IT_53_Motion_01_2014 53 53 30.04.14 10:52 GRINDING SYMPOSIUM 23 MAGGIO 2014, ORE 10:15 PROF. DR. CLAUS EMMELMANN LAVORAZIONE LASER 3D DEI MATERIALI – OPPORTUNITÀ E SFIDE PER LA TECNOLOGIA DI RETTIFICA SHORT SUMMARY La tecnologia laser amplia i confini della lavorazione tradizionale offrendo possibilità di lavorazione per materiali sempre più duri. Permette la realizzazione di contorni di forma libera tridimensionali non rettificabili con le tecniche tradizionali e la lavorazione senza contatto e senza generazione di forze. Nessuna usura diretta dell’utensile, minimo effetto termico. Possibilità di ridurre i tempi di lavorazione fino al 65%. LE SEMPRE PIÙ COMPLESSE RICHIESTE del mercato pon- gono costantemente i produttori di fronte a nuove sfide. Di conseguenza, e soprattutto a causa dei cicli di vita dei prodotti sempre più brevi, si presenta la necessità di abbreviare allo stesso modo i tempi di sviluppo. Questo è possibile solo con profonde implicazioni per l’azienda. La sempre maggiore richiesta di prodotti personalizzati porta necessariamente ad una maggiore varietà di modelli e quindi, a parità di numero di clienti, a una riduzione della dimensione dei lotti prodotti per ciascun componente. Questo, insieme alla crescente complessità dei pezzi, determina un aumento dei costi dei componenti e impone alle aziende di reagire con flessibilità e rapidità alle nuove richieste. Negli ultimi due decenni il laser è divenuto uno degli strumenti più affidabili da questo punto di vista. E le sue potenzialità, in gran parte, non sono ancora state sfruttate. Da poco, il laser è entrato anche nella tecnologia di rettifica. Qui l’asportazione laser trova impiego come ablazione di volume e amplia i confini della lavorazione tradizionale offrendo possibilità innovative per i materiali più duri che, fino ad oggi, non potevano essere rettificati se non con molti limiti. UTENSILI DA TAGLIO E DA ASPORTAZIONE I settori di impiego del laser sono ad esempio la lavorazione di materiali duri per il settore degli utensili da taglio e da asportazione, o anche la profilatura diretta di mole o la produzione diretta di componenti che richiedono lavorazioni estremamente fini. Si apre così una serie di vantaggi completamente nuovi come la realizzazione di contorni di forma libera tridimensionali non rettificabili con le tecniche tradizionali, o la lavorazione senza contatto e quindi senza generazione di forze. Inoltre, l’utensile laser non è soggetto a usura nel punto di contatto e per questo garantisce a lungo risultati di lavorazione costanti nel tempo. Inoltre, i livelli qualitativi raggiungibili con questa tecnica sono elevati grazie al ridotto trasferimento termico e alla lavorazione intercristallina contemporanea di materiali multifase con agglomeranti duri, lavorabili con l’ausilio di sorgenti 54 laser a impulsi ultracorti in un range temporale di pochi picosecondi. LAVORAZIONE DI INSERTI DA TAGLIO A causa delle caratteristiche naturali e acquisite dei pezzi grezzi, la lavorazione di inserti da taglio è un’operazione complessa. Se si considera, ad esempio, il materiale da taglio DPC (diamante policristallino), risulta chiaro che un materiale molto duro richiede, per essere lavorato, un materiale almeno altrettanto duro dell’utensile. Inoltre, la lavorazione nell’ordine di micrograndezze pone obiettivi di sviluppo particolarmente ambiziosi. Per garantire un’affilatura e una resa ottimale delle zone di taglio, occorre utilizzare raggi dei bordi molto piccoli, nell’ordine di 1 – 2 μm. Devono essere inoltre prodotti elementi geometrici come smussi negativi precisamente definiti, forme precise dei rompitrucioli, geometrie esatte del truciolo e precisi angoli di spoglia inferiori. Per questi campi applicativi innovativi, l’obiettivo è raggiungere la maturità industriale dei processi sottostanti attraverso l’applicazione di principi di sviluppo metodici e unitari. Per questa ragione, occorre applicare standard elevati nello sviluppo dei processi, per realizzare gli obiettivi tecnici desiderati ed aumentare al contempo la qualità e la produttività. L’asportazione mediante laser da sorgenti a impulsi nell’ordine dei picosecondi permette di realizzare questi obiettivi. L’irraggiamento con luce laser pulsata induce processi di assorbimento sulla superficie del materiale da lavorare. In uno spazio limitato in prossimità del fuoco, i fotoni vengono assorbiti dagli elettroni liberi. L’energia viene assorbita in profondità nella misura della profondità di penetrazione ottica. Si verificano inoltre effetti di conduzione termica che possono essere descritti in termini di profondità di diffusione termica in funzione del coefficiente di diffusione termica e di durata efficace di un impulso laser. Se la profondità di diffusione termica è minore della profondità di penetrazione ottica, si parla di elaborazione di impulsi ultracorti. È pertanto evidente che la classificazione di interazione ultracorta tra il Motion 01. 2014 IT_54_Motion_01_2014 54 30.04.14 10:58 RETTIFICA DI UTENSILI fascio laser e il materiale dipende da un lato dalla durata d’impulso della sorgente laser e dall’altro dalle caratteristiche del materiale da lavorare. ASPORTAZIONE FREDDA DEL MATERIALE IL PROF. DR. CLAUS EMMELMANN è docente presso l’Istituto per le tecnologie laser e l’impiantistica della TU di Amburgo-Harburg e direttore del Laser Zentrum Nord “L’ASPORTAZIONE LASER TROVA IMPIEGO NELLA RETTIFICA COME ABLAZIONE DI VOLUME.” Claus Emmelmann In sintesi, la lavorazione a impulsi laser ultracorti è caratterizzata dal fatto che la zona di influenza termica risulta fortemente ridotta grazie ad un’asportazione del materiale pressoché fredda. Inoltre, nella lavorazione di materie plastiche a bassa conduttività di calore, ad esempio, impulsi laser nell’ordine di nanosecondi possono già essere classificati come ultracorti. Per quanto riguarda i materiali truciolabili, la lavorazione con laser a picosecondi di materiali a base metallica e sintetici, come di molti materiali di elevata durezza, si associa a una zona di influenza termica particolarmente ridotta e a una buona efficienza di asportazione rispetto ai sistemi ad impulsi ancora più corti. Per ottenere un risultato di lavorazione ottimale sulla base delle conoscenze disponibili all’interno di un processo industriale di produzione in serie, è possibile definire, attraverso un approccio metodico, i parametri laser ottimali per il tipo di lavorazione e per il materiale utilizzato. In questo modo, come dimostrano i casi applicativi osservati nella pratica industriale, è possibile realizzare un significativo incremento di produttività riducendo i tempi di lavorazione del 65% rispetto alla catena di processo tradizionale per la lavorazione degli inserti da taglio. Inoltre, la lavorazione laser dei materiali può trovare un’applicazione economica anche come processo complementare nella lavorazione dei metalli duri. Il metallo duro presenta, in generale, una buona truciolabilità, ma anche in questo caso la la- Fig. 1: Lavorazione laser di strutture superficiali vorazione laser apre nuove possibilità. Nella lavorazione 3D, ad esempio, il laser può trovare impiego nella finitura dei rompitruciolo e nella realizzazione di microstrutture e nanostrutture sulle superfici lavorate nella stessa fase di processo. Mentre il laser pulsato nel campo dei nanosecondi induce influssi termici indesiderati nella struttura del metallo duro, il laser pulsato a picosecondi, al contrario, modifica in modo non rilevante le caratteristiche della struttura di matrice del materiale duro costituita da carburi e fase agglomerante. L’asportazione con fascio laser trova applicazione in numerosi altri settori oltre a quello della produzione di utensili da taglio, ad esempio nel campo delle tecnologie medicali o nelle costruzioni meccaniche generali. Gli impianti dedicati all’asportazione laser potranno pertanto essere impiegati per operazioni di strutturazione anche in altri settori applicativi in un prossimo futuro. Rispetto ai procedimenti di strutturazione convenzionali, il processo laser offre il vantaggio di una grossa flessibilità per quanto riguarda i materiali lavorabili e la libertà di progettazione, fino alla personalizzazione delle superfici. Inoltre, il processo si presta ad essere applicato alla lavorazione di superfici di forma libera complesse. ALLE SOGLIE DELLA MATURITÀ INDUSTRIALE La lavorazione ad asportazione laser di componenti dei più svariati materiali è un processo alle soglie della maturità industriale che apre potenziali approcci innovativi di produzione e costruzione. Lo spettro delle lavorazioni possibili, fino ad oggi limitato, soprattutto per i materiali difficili, si arricchisce così di nuove possibilità per il futuro. Fig. 2: Lavorazione laser di taglienti Motion 01. 2014 IT_55_Motion_01_2014 55 55 30.04.14 10:58 GRINDING SYMPOSIUM 23 MAGGIO 2014, ORE 11:00 OLIVER WENKE LEADERSHIP TECNOLOGICA GRAZIE ALL’IMPIEGO DELLA PIÙ MODERNA TECNOLOGIA DI MISURAZIONE SHORT SUMMARY Un efficiente utilizzo delle tecnologie di misurazione è un elemento decisivo per ottenere un’alta qualità dei processi e un’alta produttività. Fattori importanti sono la continuità e l’esatta scansione temporale delle misurazioni per l’intero processo di lavorazione. I processi controllati permettono di fornire l’alta qualità richiesta, ridurre i costi e assicurarsi un vantaggio sulla concorrenza. 56 I NUOVI MATERIALI DA LAVORARE richiedono utensili innovativi ed oggi dettano il ritmo dello sviluppo in questo settore. Il materiale da taglio, il rivestimento e spesso anche l’esecuzione dei processi devono essere adattati individualmente. L’obiettivo del cliente è migliorare la durata e ridurre i costi degli utensili ed aumentarne la disponibilità in ogni fase del processo produttivo. Già da tempo i clienti non acquistano più prodotti preconfezionati e si aspettano un’ampia offerta di servizi presentati come soluzioni complete, comprensive di engineering, cifre/dati e un protocollo di misurazione per utensili di alto livello qualitativo. Per il costruttore di utensili si aprono così grandi possibilità, ma anche i rischi legati al cambiamento (lotti di produzione più piccoli, meno fasi di lavorazione, minore durata del processo di produzione). L’attivo coinvolgimento dei fornitori delle macchine come partner esperti ed affidabili diviene in questo caso un elemento indispensabile. OTTIMIZZAZIONE DELLA PRODUZIONE Molte aziende applicano già oggi un complesso sistema multilivello di gestione della produzione che controlla e visualizza l’intero processo. Un importante livello operativo integrato nel processo è il Manufacturing Execution System o MES (sistema di gestione dei processi). Questo livello collega la gestione aziendale alla produzione e fornisce le informazioni che occorrono quando occorrono, indicando ai responsabili delle decisioni come ottimizzare le condizioni di produzione esistenti per aumentare la produttività. Un importante elemento è in questo caso l’acquisizione dei dati BDE/MDE (acquisizione dei dati di funzionamento/dati macchina) che raccoglie i dati di processo in base agli eventi. La gestione della qualità è alla base della garanzia di qualità del prodotto e della capacità del processo (qualità del processo). La “qualità” deve essere parte integrante della filosofia aziendale, precisamente definita e vissuta attivamente ad ogni livello dell’azienda, dai vertici ad ogni singolo dipendente. Misurare costa denaro? No. Dato che un efficiente utilizzo delle tecnologie di misurazione è un elemento di estrema importanza per ottenere un’alta qualità dei processi e un’alta produttività, risulta essere anche un fattore di riduzione diretta dei costi e di successo per l’azienda. SCELTA DEL MEZZO DI MISURAZIONE ADATTO La crescente complessità delle moderne macchine di produzione e dei sistemi di misurazione per l’assicurazione qualità comporta un aggravio dei costi di manutenzione, controllo e taratura. All’interno di un grande gruppo industriale operano ad esempio fino a 50 misuratrici della serie HELICHECK. Il cliente accetta la tecnica di misura HELICHECK come standard per la misurazione degli utensili e spesso utilizza egli stesso la stessa tecnologia. La definizione comune e lo scambio dei programmi di misurazione sono già oggi obbligatori. In questo modo è possibile mantenere una documentazione corretta e completa attraverso i numeri identificativi degli utensili, compresi tutti i dati pertinenti, conformemente all’obbligo di documentazione secondo le norme della serie EN|ISO 9000. ANALISI FUNZIONALE DEI MEZZI DI PROVA Prima di utilizzare un mezzo di prova occorre garantire che esso possa soddisfare a lungo i requisiti delle operazioni quotidiane di misura. A tal fine sono state definite le analisi di funzionalità dei mezzi di prova (Measurement Systems Analysis - MSA). L’obiettivo è garantire che un dispositivo di misura utilizzato in condizioni di produzione e a seconda del tipo di impiego, possa misurare una caratteristica qualitativa con una variabilità sufficientemente bassa dei valori misurati. L’analisi può essere svolta in modo tradizionale o mediante speciali soluzioni software SPC conformi ai requisiti delle norme DIN EN ISO 9001, DIN EN ISO 10012, QS 9000 e VDA 6.1. Lo sviluppo di questo processo spesso avviene in base alla “Schriftenreihe 10” (ditta Bosch), una delle più diffuse direttive aziendali, elaborata già nel 1990 e articolata in diversi processi. Motion 01. 2014 IT_56_Motion_01_2014 56 30.04.14 11:00 RETTIFICA DI UTENSILI CONTINUITÀ DELLA MISURAZIONE ED ELIMINAZIONE DEGLI ERRORI OLIVER WENKE è direttore del Centro di sviluppo Tecnologia di misurazione della Walter Maschinenbau GmbH di Garbsen presso Hannover, Germania. “I CLIENTI SI ASPETTANO UN’AMPIA OFFERTA DI SERVIZI PRESENTATI COME SOLUZIONI COMPLETE, COMPRENSIVE DI ENGINEERING, CIFRE/DATI E UN PROTOCOLLO DI MISURAZIONE PER UTENSILI DI ALTO LIVELLO QUALITATIVO” Fattori importanti sono la continuità e l’esatta scansione temporale delle misurazioni per l’intero processo di lavorazione. La misurazione può avvenire esternamente o anche direttamente nella macchina. In ogni caso, è la misuratrice esterna a “decidere” e a fornire un riferimento certificato e riconosciuto. Una retroazione mirata per la rapida correzione e stabilizzazione del processo, sotto forma di soluzioni “closed loop”, evita gli scarti e garantisce le minime tolleranze degli utensili. A tale proposito, le soluzioni WALTER IMS (Integrated Measuring System), OTC (Online Tool Compensation), HCC (Heli Contur Check) e FTC (Form Tool Compensation) vengono già utilizzate da anni con successo in centinaia di applicazioni. I processi controllati permettono di fornire l’alta qualità richiesta, ridurre i costi e assicurarsi un vantaggio sulla concorrenza. Questo garantisce una produzione efficiente, soprattutto con piccoli lotti, e minimi tempi di reazione alle nuove richieste dei clienti. Una programmazione e un uso semplici e senza errori sono di importanza essenziale. La produzione dei programmi di misura dovrebbe, idealmente, essere possibile direttamente dal programma di rettifica in base alla geometria attuale dell’utensile. Per questo è stata sviluppata la TMI Interface per il software di rettifica TOOL STUDIO di WALTER. WALTER è inoltre membro del comitato tecnico “GDX-Standardisierung” che si è posto come obiettivo quello di mantenere uno standard unitario e di formularlo sotto forma di direttiva VDI. Dal punto di vista del produttore, tuttavia, la programmazione migliore è quella che utilizza la propria base dati. La configurazione individuale delle interfacce è già stata realizzata con successo in molti casi. I programmi di misurazione vengono Confronto reale/nominale prodotti completamente offline e di solito possono essere utilizzati direttamente sulle misuratrici. All’occorrenza è tuttavia possibile anche la simulazione di un ciclo virtuale di misura per il controllo in fase preparatoria senza misuratrice. Per maggiore sicurezza possono essere utilizzati lettori di codici a barre o unità di scrittura/lettura RFID per leggere in modo sempre completamente automatico e senza errori i dati supplementari rilevanti. Il software di misurazione universale completamente parametrizzabile WALTER QCM (Quick Check Modular) offre questa possibilità per tutti i tipi di utensili in produzione. La serie HELICHECK può sostituire diversi sistemi di misura classici ed essere utilizzata nelle diverse fasi di produzione. Nei casi in cui sia indispensabile una verifica completa, può essere effettuata la misurazione in serie completamente automatica e senza intervento umano utilizzando il robot caricatore opzionale con una capacità massima di 2000 utensili. SICUREZZA DELLE INNOVAZIONI ATTRAVERSO LA TECNICA DI MISURAZIONE Le tecnologie di misurazione costituiscono un ausilio nello sviluppo/nell’ottimizzazione degli utensili e nel settore del reverse engineering. Si richiede la macrogeometria o la microgeometria (ad esempio nella preparazione dei taglienti) e a volte anche il modello 3D completo dell’utensile. L’obiettivo è individuare le caratteristiche decisive dell’utensile, migliorarle e distinguersi così dalla massa con sempre nuove innovazioni. Per dominare il mercato e avere successo come costruttore di utensili, un impiego efficiente della tecnologia di misurazione è quindi un elemento importante che non deve essere sottovalutato. “Scoprire le potenzialità degli utensili – Creating Tool Performance” è la nostra missione. Registrazione Correzione Oliver Wenke Misurazione Rettifica Le soluzioni “closed loop” con retroazione mirata dei risultati di misura per una rapida correzione e stabilizzazione del processo evitano gli scarti e garantiscono le minime tolleranze degli utensili. Trasferimento Motion 01. 2014 IT_57_Motion_01_2014 57 57 30.04.14 11:00 GRINDING SYMPOSIUM 23 MAGGIO 2014, ORE 11:45 PROF. DR. DIRK BIERMANN SVILUPPI PER LA PRODUZIONE EFFICIENTE DI UTENSILI AD ALTE PRESTAZIONI AL CARBURO METALLICO SHORT SUMMARY Le misure di ottimizzazione nella fabbricazione di utensili di truciolatura in metallo duro devono essere realizzate pensando sempre all’intera sequenza di lavorazione. L’efficienza del processo di rettifica delle scanalature può essere aumentata attraverso nuove composizioni delle mole e la scelta di adeguati parametri di processo e condizioni del lubrorefrigerante. LA LAVORAZIONE AD ASPORTAZIONE DI TRUCIOLO con ta- gliente geometricamente definito rappresenta in molti casi una delle ultime fasi di lavorazione nella catena del valore per la produzione di componenti. Per questo è particolarmente importante che gli utensili impiegati offrano un’alta qualità, garantita da processi di rettifica ottimizzati, e una sufficiente stabilità nell’impiego. La catena di processo per la fabbricazione di utensili da truciolatura in metallo duro è stata adattata ai requisiti di prestazione dei moderni utensili a partire dal pezzo grezzo in metallo duro sinterizzato fino alla rettifica, alla preparazione dei taglienti, alla verniciatura e al posttrattamento. All’interno di questa catena di processo vi sono molteplici interdipendenze. Occorre pertanto adottare misure di ottimizzazione pensando sempre all’intera sequenza di lavorazione. Le misure di ottimizzazione della produzione di utensili da truciolatura in metallo duro sono descritte di seguito facendo riferimento a particolari esempi. RETTIFICA DI SCANALATURE PER TRUCIOLI La lavorazione abrasiva magnetica migliora la qualità della superficie di spoglia e dei bordi di taglio. 58 Tutto inizia con la rettifica degli utensili. Qui si distinguono generalmente le fasi di lavorazione perimetrale, rettifica delle scanalature e formazione delle punte. La rettifica delle scanalature assume in questo caso una particolare importanza. Il processo di rettifica longitudinale, perimetrale e in piano che spesso avviene con un’operazione di rettifica in profondità, è caratterizzato da complesse condizioni di contatto tra la mola e il pezzo. La rettifica delle scanalature influisce direttamente sulla sezione dell’utensile e determina in misura rilevante la forma del tagliente principale e la qualità delle superfici di spoglia e dei taglienti secondari. La forma del truciolo che si ottiene utilizzando l’utensile dipende quindi in modo determinante dalla conformazione delle scanalature. La rettifica in profondità delle scanalature è un processo caratterizzato da una sovrapposizione della rotazione del pezzo grezzo e del movimento della mola che ruota e avanza in direzione assiale rispetto al pezzo. L’angolo d’elica delle scanalature è dato dal rapporto dei movimenti sopra descritti. Il profilo trasversale dell’utensile è invece definito dal profilo e dalla posizione della mola rispetto al pezzo. Nuove composizioni delle mole, insieme alla scelta dei parametri di processo più adatti, svolgono un ruolo importante nell’ottimizzazione dell’efficienza del processo di rettifica delle scanalature. Di seguito verranno illustrate le possibilità offerte dall’impiego di agglomeranti ibridi per le mole. Con una corretta progettazione del processo e mole con agglomerante ibrido, si possono raggiungere in sicurezza velocità di avanzamento vf|=|200 millimetri/minuto. LAVORAZIONE SUPERFICIALE CON FINITURA A MAGNETI Dopo la rettifica delle scanalature, utilizzando un processo adatto è possibile migliorare considerevolmente la qualità superficiale delle scanalature e quindi della superficie di spoglia. Un procedimento possibile è in questo caso la finitura a magneti. Utilizzando grani abrasivi ferromagnetici senza agglomerante all’interno di due magneti rotanti, viene eseguita l’asportazione del materiale dalle porzioni del pezzo che si trovano tra i magneti. Grazie al legame magnetico, il mezzo abrasivo in polvere si adatta in modo dinamico alla forma del pezzo da lavorare. Con questo procedimento è pertanto possibile lavorare, oltre agli utensili da asportazione, anche altri utensili di svariate forme. La lavorazione magnetica abrasiva migliora considerevolmente la qualità della superficie di spoglia e dei bordi di taglio rispetto alla rettifica di queste superfici. All’aumentare della velocità della testa di lavoro, si verifica un maggiore arrotondamento, soprattutto nella zona del tagliente. La finitura a magneti offre pertanto la possibilità, attraverso l’adattamento mirato dei parametri di processo, di adattare gli utensili da asportazione al tipo di lavorazione e quindi di aumentare ulteriormente le prestazioni. La qualità del tagliente degli utensili in metallo duro integrale è influenzata principalmente dalla progettazione del processo di rettifica per la produzione della macroforma finale dell’utensile. Motion 01. 2014 IT_58_Motion_01_2014 58 30.04.14 11:02 RETTIFICA DI UTENSILI IL PROF. DR. DIRK BIERMANN dirige l’Istituto per la lavorazione ad asportazione di truciolo (ISF) dell’Università Tecnica di Dortmund “LA LAVORAZIONE AD ASPORTAZIONE DI TRUCIOLO CON TAGLIENTE GEOMETRICAMENTE DEFINITO RAPPRESENTA IN MOLTI CASI UNA DELLE ULTIME FASI DI LAVORAZIONE PER LA PRODUZIONE DI COMPONENTI E PERTANTO È SOGGETTA A PARTICOLARI REQUISITI DI QUALITÀ.” Il processo di rettifica produce microdifetti come scheggiature e distacchi lungo il tagliente. Le dentellature pronunciate che così si formano possono influire negativamente sull’efficienza dell’utensile e aumentarne l’usura. Per migliorare l’efficienza operativa dell’utensile, normalmente vengono effettuati procedimenti di preparazione dopo la rettifica. I più comuni procedimenti di preparazione sono la truciolatura a getto, la rettifica a trascinamento, la spazzolatura e la lavorazione abrasiva magnetica. PREPARAZIONE DEI TAGLIENTI I diversi procedimenti di preparazione vengono utilizzati attualmente soprattutto per il pretrattamento del substrato prima della verniciatura. L’obiettivo della preparazione dei taglienti è quello di ridurre le dentellature attraverso una levigatura del tagliente. Inoltre, producendo un arrotondamento definito si aumenta la stabilità del tagliente e quindi la durata dell’utensile. Si aumenta anche la tenuta di un rivestimento protettivo antiusura applicato successivamente. Per la preparazione di punte a cannone per fori profondi si utilizza il procedimento di asportazione a getto. Attraverso un arrotondamento definito del tagliente è possibile adattare la microforma dell’utensile ai requisiti del processo di alesatura e migliorare la resistenza all’usura grazie alla maggiore stabilità dei bordi. ADATTAMENTO ALLE OPERAZIONI DI TRUCIOLATURA Gli esempi illustrati dimostrano da un lato come una lavorazione complessa come quella degli utensili ad alte prestazioni in metallo duro possa essere resa più efficiente lungo l’intera catena di processo. D’altro canto è stato spiegato anche come i moderni utensili ad alte prestazioni possano essere adattati alle diverse operazioni di asportazione attraverso processi di produzione idonei e il controllo dei processi. Il risultato è una maggiore stabilità del processo e la possibilità di aumentare la produttività. Rapporti di ingranamento nella rettifica delle scanalature di punte elicoidali Mola Fn AwKg Dirk Biermann ns λ Fa Ft ns: nw: vf: Ft: Fn: Fa: AwKg: ae: ap: λ Velocità della mola Velocità del pezzo Movimento di avanzamento del pezzo Forza tangenziale della mola Forza normale della mola Forza assiale della mola Superficie di contatto geometrica ideale tra la mola e il pezzo Contatto di lavoro Incremento laterale Angolo d’elica ae Punta ap nw Vf Motion 01. 2014 IT_59_Motion_01_2014 59 59 30.04.14 11:02 GRINDING SYMPOSIUM 23 MAGGIO 2014, ORE 14:00 PROF. DR. KONRAD WEGENER EFFICIENZA ENERGETICA E COMPORTAMENTO TERMICO DELLE MACCHINE UTENSILI SHORT SUMMARY La comprensione del comportamento termico di una macchina utensile sotto forma di modello permette di controllare la curva di temperatura e di risparmiare energia. La compensazione della temperatura deve sempre essere considerata una misura complementare a una costruzione ottimizzata dal punto di vista termico. A SEGUITO DELLA DIRETTIVA ERP della UE le macchine utensili basate su qualsiasi tecnologia di processo sono poste sotto esame dal punto di vista dell’efficienza energetica. L’analisi energetica di 25 macchine utensili basate su diversi processi ha dimostrato che non può esistere un unico approccio per il miglioramento dell’efficienza energetica. Risulta d’altronde evidente che l’assorbimento di potenza dei gruppi ausiliari non è proporzionato ai diversi requisiti di processo e in alcuni casi è ampiamente sovradimensionato. QUATTRO AMBITI DI AZIONE In generale, si possono individuare quattro ambiti di azione per un migliore utilizzo dell’energia, spesso non sufficientemente considerati nella progettazione tradizionale dei processi: UN MODELLO DI DIFFICILE COSTRUZIONE Processi efficienti Evitare l’utilizzo non produttivo Integrazione nello stabilimento Gestione del calore Poiché, in pratica, tutta l’energia alimentata a una macchina utensile si trasforma in calore con conseguenti variazioni di temperatura, necessità di dissipare il calore e quindi gradienti di temperatura, un utilizzo attento dell’energia è la migliore misura primaria per controllare l’andamento della temperatura. Le misure di risparmio energetico producono quindi un importante vantaggio secondario per quanto riguarda la qualità della lavorazione. Le misure per la messa in temperatura aumentano drasticamente il consumo di energia in quanto prima della produzione devono essere effettuati cicli di riscaldamento della durata di più ore e, poiché il comportamento termico della macchina in lavorazione è comunque diverso dal comportamento a vuoto, gli scarti sono inevitabili quando i requisiti di precisione sono elevati. Fino a 15 anni fa appariva perentorio che una macchina con elevati requisiti di precisione dovesse essere climatizzata. Oggi la curva di temperatura di una macchina utensile non è più un problema dell’utilizzatore ma un problema del produttore in 60 quanto la costruzione delle macchine ne influenza il comportamento termico. La comprensione del comportamento termico di una macchina utensile sotto forma di modello che permetta di prevedere la curva di temperatura in base ai dati di potenza delle principali utenze di energia e in base alle condizioni ambientali, è la chiave del successo anche per realizzare risparmi di energia senza ridurre, o addirittura aumentando la qualità del pezzo. Utilizzando il modello è possibile calcolare valori di compensazione per gli assi della macchina utensile che, attraverso un’adeguata interfaccia, possono essere trasmessi al comando della macchina il quale li converte in movimenti degli assi compensati per la temperatura, praticamente senza ulteriore consumo d’energia. Poiché a causa della grande capacità termica della macchina la potenza in ingresso viene convertita solo con molto ritardo in variazioni di posizione della TCP rispetto al pezzo (WCP) dovute alla temperatura, per il calcolo dei valori di compensazione è necessario considerare l’intera storia delle correnti di lavoro. Questo rende molto più difficile la modellazione del comportamento termico. Sono pertanto disponibili diversi metodi di modellazione. Il metodo fisicamente “più corretto” per il calcolo della curva di temperatura prevede che le potenze di dissipazione siano ricavate da un modello di corpo rigido che fornisca, ad esempio, le forze sulle guide e sui cuscinetti necessarie per la determinazione dell’energia di attrito. Tenendo conto della temperatura ambiente come condizione al contorno che deve essere inserita in un modello di compensazione attraverso misurazioni della temperatura, si può risolvere l’equazione di conduzione di calore che fornisce il campo di temperatura storico della macchina. Il passo successivo è la determinazione dello scostamento termico in base al campo di temperatura; è tuttavia d’interesse solo lo scostamento relativo tra TCP e WCP, che tuttavia dipende dalla posizione in cui si trova la macchina. L’importante sforzo computazionale associato si ridimensiona in quanto Motion 01. 2014 IT_60_Motion_01_2014 60 30.04.14 11:07 RETTIFICA CILINDRICA UNIVERSALE gli spostamenti termici sono lenti e anche per la simulazione in tempo reale quasi ogni minuto deve essere disponibile un nuovo valore di compensazione. Inoltre il tempo di calcolo si può ridurre considerevolmente attraverso un’organizzazione razionale del calcolo, un procedimento di riduzione dimensionale, l’impostazione delle matrici di sistema per diverse pose e l’interpolazione tra le pose. IL PROF. DR. KONRAD WEGENER è professore di tecniche di produzione e macchine utensili alla ETH di Zurigo e direttore dell’IWF (Istituto per le macchine utensili e la lavorazione industriale) “LE MISURE DI RISPARMIO ENERGETICO PRODUCONO UN IMPORTANTE VANTAGGIO SECONDARIO PER QUANTO RIGUARDAL A QUALITÀ DELLA LAVORAZIONE.“ VARIANTI DI MODELLAZIONE Vale tuttavia la pena riflettere sulle possibilità di semplificazione di questa complessa modellazione. Con il cosiddetto modello del bilancio termico, i singoli corpi che si muovono l’uno rispetto all’altro in una macchina utensile vengono modellati con temperatura omogenea. Ciò riduce considerevolmente il grado di libertà, ma per migliorare la corrispondenza tra modello e realtà è necessaria una identificazione dei parametri, cioè senza una macchina realizzata e le relative misurazioni il modello non è funzionale. Tuttavia, entro frazioni di secondo, fornisce nuovi valori di scostamento e quindi di compensazione. Una ulteriore possibilità consiste nella modellazione fenomenologica, vale a dire una modellazione orientata principalmente ai risultati, gli scostamenti tra TCP e WCP. Il comportamento di principio della macchina è rappresentato attraverso elementi PT1 tra ogni spostamento relativo di interesse ed ogni carico termico. Anche le costanti temporali e i fattori pre-esponenziali devono essere determinati sperimentalmente. Dagli spostamenti relativi calcolati si ricava il valore di compensazione per asse che viene comunicato al comando attraverso una interfaccia. MOLTI VANTAGGI La compensazione della temperatura numerica e per asse è il metodo più efficace per evitare i difetti termici del pezzo ed è pertanto irrinunciabile nella moderna costruzione delle macchine, soprattutto in relazione all’efficienza energetica. Con tutti i successi che oggi è possibile ottenere attraverso la compensazione della temperatura in base a modelli, non si deve dimenticare che occorre ancora molto lavoro per realizzare una compensazione altamente precisa. La precisione con cui è possibile regolare i coefficienti d’espansione lineare dei materiali utilizzati nella costruzione delle macchine utensili è già nell’ordine di appena ±10. Le condizioni di trasmissione del calore all’ambiente e il trasferimento di energia termica attraverso il lubrorefrigerante oggi sono modellati in misura insufficiente. La compensazione della temperatura, pertanto, deve sempre essere considerata una misura complementare per una costruzione che tenga conto degli aspetti termici. Un utilizzo efficiente dell’energia, la costruzione termosimmetrica della macchina, lo spostamento delle sorgenti di calore alla periferia e un’efficiente compensazione della temperatura con l’ambiente sono aspetti che devono essere considerati già in fase di progettazione di una macchina utensile. Risultati di compensazione ottenuti con un modello di bilancio termico Konrad Wegener 30 20 Y0C [μm] 10 0 non compensata compensata 10 0 1 2 3 4 5 6 7 Tempo Motion 01. 2014 IT_61_Motion_01_2014 61 61 30.04.14 11:07 GRINDING SYMPOSIUM 23 MAGGIO 2014, ORE 14:45 DR. FRANK FIEBELKORN LE PIÙ RECENTI TECNOLOGIE DI RETTIFICA E RAVVIVAT+URA PER L’IMPIEGO DI ABRASIVI SUPERDURI SHORT SUMMARY La complessa lavorazione dei materiali duri-fragili è supportata da nuovi procedimenti come la rettifica a ultrasuoni o la ravvivatura elettroerosiva. A seconda dei casi, la rettifica a ultrasuoni può ridurre le forze di lavorazione della rettifica in piano cilindrica interna del 30 – 50% circa. La tecnologia di ravvivatura elettroerosiva a filo STUDER WireDress® consente una riduzione del tempo di rettifica del 30 – 40% circa utilizzando mole con agglomerante metallico. 62 IL PROCESSO DI RETTIFICA DI FINITURA come tecnologia di lavorazione finale deve soddisfare i più svariati requisiti a seconda del settore d’impiego. Negli ultimi anni, ad esempio, i costruttori di componenti in materiali duri-fragili, come metalli duri o ceramica, hanno definito requisiti di qualità dei componenti sempre più stringenti. Illustriamo due progetti di ricerca nati per ottimizzare questi processi di produzione, la “rettifica a ultrasuoni” e la “ravvivatura erosiva a filo” (STUDER WireDress®), avviati in Svizzera da Fritz Studer AG come progetti di cooperazione (progetti KTI) nell’ambito di un programma nazionale di promozione della ricerca. RETTIFICA A ULTRASUONI La ricerca sulla rettifica a ultrasuoni si è sempre concentrata sul processo di rettifica cilindrica interna per la lavorazione delle ceramiche (ZrO2, Al2O3, Si3Ni4) con mole diamantate. I componenti realizzati con questi materiali trovano impiego nelle tecnologie medicali o nelle tecnologie di misura di precisione (calibri a sfera). Il nuovo approccio prevede un adattamento del mandrino di rettifica a ultrasuoni alle nuove caratteristiche progettuali delle macchine e la possibile conversione delle macchine esistenti. Questo metodo brevettato sfrutta la possibilità di integrare gli attuatori per la produzione di ultrasuoni nei mandrini già utilizzati per la rettifica interna. Gli elettrodi ultrasonici sono progettati e realizzati specificamente per gli utensili di rettifica. Le condizioni d’impiego previste richiedono necessariamente piccoli diametri delle mole (< 3 mm). Pertanto, per sfruttare anche il vantaggio di maggiori velocità di taglio sull’utensile di rettifica, nello sviluppo dei componenti dei mandrini a ultrasuoni sono state fissate alte velocità dei mandrini, nell’ordine di 60.000 – 100.000 min-1. Per queste condizioni d’impiego, si richiedono nuove caratteristiche dei mandrini a ultrasuoni da progettare, che permettano di realizzare i vantaggi teorici della lavorazione a ultrasuoni. Essi consistono, nell’esempio qui illustrato, soprattutto nella riduzione delle forze di lavorazione (secondo i casi del 30 – 50% circa) nella rettifica in piano cilindrica interna su materiale ceramico pieno, con maggiori tassi di asportazione per unità di tempo o minore usura dell’utensile. RIDUZIONE DELLA RUGOSITÀ SUPERFICIALE Il movimento a ultrasuoni assialmente sovrapposto indotto dai piezoattuatori integrati supporta il processo di truciolatura nella rettifica dei materiali duri-fragili. Per sfruttare queste potenzialità è stata realizzata una trasmissione del movimento a ultrasuoni di 70 kHz, sincrona all’alta velocità dei mandrini. Questo sistema rappresenta ora un nuovo stato dell’arte. Ulteriori ricerche con lo stesso impianto di prova sono state condotte anche per la rettifica a tuffo cilindrica interna di componenti ceramici. È stato inoltre determinato l’effetto di riduzione delle rugosità superficiali che aprirà ulteriori potenzialità economiche ai futuri utilizzatori di questo procedimento. TECNOLOGIA DI RAVVIVATURA EROSIVA A FILO Per i materiali duri-fragili summenzionati vengono di norma utilizzate mole diamantate con i più diversi tipi di agglomeranti. L’impiego di questi mezzi di rettifica di elevata durezza si rende necessario in considerazione delle caratteristiche di materiali come il metallo duro e le ceramiche ad alte prestazioni (ad esempio durezza e plasticità). Anche questi mezzi di rettifica, tuttavia, sono soggetti a un’usura fisica che pone il problema del processo di ravvivatura all’ordine del giorno. Le tecnologie di ravvivatura note sono spesso problematiche e non sufficientemente riproducibili. Per questo STUDER ha sperimentato in passato la ravvivatura elettroerosiva delle mole diamantate con agglomerante metallico e quindi ha trasferito queste conoscenze di base nella pratica adattandole alle condizioni di ravvivatura delle mole per la rettifica esterna. La sperimentazione si è focalizzata sull’impiego di mole diamantate con agglomerante metallico e di olio come agente lubrorefrigerante che agisce anche da dielettrico. Il metodo è stato sperimentato anche in applicazioni con mole CBN con agglomerante metallico. Motion 01. 2014 IT_62_Motion_01_2014 62 30.04.14 11:14 RETTIFICA CILINDRICA UNIVERSALE IL DR. FRANK FIEBELKORN è direttore del settore Sviluppo del prodotto, Ricerca e Tecnologia della Fritz Studer AG La rinascita dell’impiego di mole diamantate con agglomerante metallico del tipo attualmente utilizzato anche nei processi ad alta velocità, consente oggi di ottenere elevate capacità di asportazione anche con basse velocità di taglio poiché con il processo di erosione, oltre a produrre un profilo regolare della mola, si ottengono anche eccellenti sporgenze dei grani e spazi di raccolta degli sfridi per l’asportazione del materiale. Queste sporgenze dei grani, insieme alle elevate forze di tenuta dell’agglomerante metallico, garantiscono una capacità di asportazione ottimale. NETTA RIDUZIONE DEI TEMPI DI RETTIFICA “I COSTRUTTORI DI COMPONENTI DI MATERIALI DURI-FRAGILI DEVONO FARE I CONTI CON REQUISITI DI QUALITÀD EI COMPONENTI SEMPRE PIÙ STRINGENTI.” La simulazione di una produzione in serie con l’applicazione della tecnologia STUDER WireDress® ha evidenziato una riduzione dei tempi di rettifica del 30–40% circa a pezzo rispetto all’attuale processo di rettifica con mole ad agglomerante metallico. Per il sistema STUDER WireDress® è stato scelto il procedimento di erosione a filo in considerazione dell’utilizzo di un diametro del filo sempre costante rispetto all’elettroerosione a tuffo. Si elimina così la rigenerazione necessaria per l’utensile di elettroerosione a tuffo nella lavorazione di un profilo di mola completo. Uno speciale sistema di guida garantisce l’avanzamento continuo del filo per profili di alta precisione mantenendone stabile il percorso durante il processo di ravvivatura. Uti- lizzando un diametro definito del filo è possibile ottenere raggi interni < 0,2 millimetri e raggi esterni < 0,05 sul profilo della mola. Con questi parametri si aprono per l’utilizzatore possibilità di lavorazione completamente nuove. PRECISIONE DEL PROFILO DELLA MOLA La precisione complessiva del profilo della mola dipende anche dalla qualità degli assi della rettificatrice che percorrono il contorno. Le rettificatrici di precisione offrono i migliori presupposti tecnici. Il sistema STUDER WireDress® si basa interamente sul concetto di integrazione nella macchina, ovvero la mola viene condizionata sulla macchina (senza sostituzione) e all’occorrenza alla velocità di lavoro. Questo metodo influisce in misura rilevante sulla qualità del processo di rettifica. Rispetto alla produzione con utensili di ravvivatura SiC, le topografie delle mole lavorate con il procedimento STUDER WireDress® offrono ulteriori vantaggi come la riduzione delle forze di rettifica e rapporti di rettifica (valore G) più alti. I parametri ottimali per la ravvivatura degli utensili di rettifica mediante il processo di elettroerosione a filo vengono definiti dall’operatore mediante l’unità di comando. L’integrazione tecnologica di STUDER WireDress® è controllabile dall’utente e paragonabile ai metodi di azionamento e programmazione di una rettificatrice noti all’utente. Frank Fiebelkorn STUDER WireDress® – tecnologia di ravvivatura elettroerosiva a filo Motion 01. 2014 IT_63_Motion_01_2014 63 63 30.04.14 11:14 GRINDING SYMPOSIUM 23 MAGGIO 2014, ORE 15:30 DR. SEVERIN HANNIG STABILITÀ DINAMICA DELLE RETTIFICATRICI – POTENZIALITÀ E RISCHI SHORT SUMMARY Le vibrazioni riducono la stabilità del processo di rettifica compromettendo la qualità dei risultati. Le vibrazioni proprie della macchina possono riflettersi su tutti i componenti. Le misurazioni permettono di determinarne le cause in modo rapido e sicuro. Una simulazione completa della macchina permette di correggere i punti deboli già in fase di progettazione. 64 DALLA STABILITÀ DINAMICA DI UNA MACCHINA dipende la stabilità del processo di rettifica e quindi la qualità della rettifica. La misurazione e la corretta valutazione della dinamica sono aspetti centrali e particolarmente complessi dei metodi di prova utilizzati per le macchine di produzione. Le più moderne tecniche di misurazione e simulazione sono di ausilio nell’analisi e nella prognosi delle complesse interazioni tra le caratteristiche dinamiche di una macchina e gli effetti sul risultato di rettifica. riconoscibili come bande laterali o modelli di ampiezza nelle analisi d’ordine FFT. Con la riduzione dei limiti di tolleranza descritti aumentano i problemi di ondulazione che non derivano dalla vibrazione classica, vale a dire le vibrazioni rigenerative in una risonanza. La frequenza di rotazione della mola si trova invece solo in un campo di frequenza nel quale la macchina reagisce con una resilienza un po’ maggiore. CALCOLO DEI RISCHI DINAMICI LE DIVERSE CAUSE DELLE VIBRAZIONI I segni dovuti alle vibrazioni si producono di frequente durante il funzionamento delle macchine nuove, o quando vengono modificati i parametri di processo, i mezzi di rettifica e di serraggio o i pezzi. Le condizioni economiche di produzione richiedono generalmente una progettazione del processo ai limiti del realizzabile e, spesso, al limite di capacità della macchina. Le cause che determinano la formazione di segni da vibrazione sono molteplici e numerose sono anche le possibilità offerte all’utente per realizzare misure correttive con notevole dispendio di tempo e denaro. Prima di adottare qualunque misura utile, occorre isolare con sicurezza le cause del problema. L’attribuzione proporzionale delle vibrazioni a mandrini, gruppi, cuscinetti o trasmissioni è semplice da definire. Anche i segni da vibrazione riconducibili a vibrazioni proprie delle macchine sono facili da individuare quando è nota la resilienza dinamica del sistema. Questa è una sorta di “impronta digitale” della qualità dinamica della macchina. Più difficile è valutare gli errori che riguardano il processo nella sua interezza, che si verificano ad esempio durante la ravvivatura e che si riflettono come pattern sulla mola durante la rettifica. Un caso particolare è rappresentato dagli effetti delle vibrazioni che sono prodotte da macchine o gruppi esterni e che si trasmettono dalle fondazioni. Le ondulazioni più difficili da identificare sono quelle prodotte dalle oscillazioni con più frequenze proprie vicine o comprese tra le frequenze di vibrazione e le frequenze di rotazione. Sono Le cause delle vibrazioni proprie di una rettificatrice spesso si possono attribuire al pezzo, all’unità di rettifica o all’unità di ravvivatura a seconda del punto di origine. È tuttavia possibile una classificazione statistica? Come si suddividono i problemi di vibrazione per diversi tipi di macchine? Sono state indagate le cause delle vibrazioni su un campione di 62 rettificatrici. Suddivisione percentuale delle cause di vibrazione per il campione considerato: 45 %: Vibrazione propria unità di rettifica 19 %: Squilibrio/problemi di concentricità 17 %: Vibrazioni proprie dell’unità del pezzo 8 %: Vibrazioni proprie dell’unità di ravvivatura 6 %: Vibrazione di installazione della macchina base Senza pretesa di completezza, il campione mostra in primo luogo che i problemi possono manifestarsi in tutti i distretti della macchina, ma che l’unità di rettifica è in questo caso l’area più significativa. Nelle macchine problematiche, la maggioranza degli assi si trovava sul lato di rettifica. Per ottenere un’alta flessibilità nella lavorazione, le unità di rettifica sono dotate di slitte e dispositivi di rotazione sovrapposti le cui resilienze dinamiche possono sommarsi in modo sfavorevole e dare luogo a oscillazioni di rilassamento o di scorrimento. La seconda causa è data dalle combinazioni di grosse mole con flange spesso relativamente pesanti. I sistemi sporgono ampia- Motion 01. 2014 IT_64_Motion_01_2014 64 30.04.14 11:17 RETTIFICA CILINDRICA UNIVERSALE IL DR. SEVERIN HANNIG è amministratore delegato di planlauf GmbH. L’azienda fornisce ai costruttori e agli utilizzatori di macchine industriali assistenza nella ricerca delle cause e nell’eliminazione dei problemi dinamici di vibrazione mente e insieme ai mandrini, le cui dimensioni e la cui disposizione o distanza dei cuscinetti sono limitate dallo spazio costruttivo, costituiscono un rischio per quanto riguarda l’insorgere di vibrazioni proprie del mandrino. L’unità del pezzo, di rettifica o di ravvivatura può eseguire movimenti di scorrimento o ribaltamento delle slitte. I sistemi di mandrini nelle unità descritte possono produrre vibrazioni proprie da flessione, assiali o da torsione. La mola può essere soggetta a vibrazioni di piatto e questo può costituire un problema con le mole CBN che presentano uno scarso smorzamento del corpo metallico in presenza di forze che si sviluppano dall’ingranamento obliquo. Ogni tipo di macchina presenta particolari rischi dinamici che possono essere presi in considerazione già in fase di progettazione. Sono state indagate le cause di vibrazione su un campione di 40 macchine utensili di grandi dimensioni, con costruzione a portale, gantry o montante con cursore verticale. In questo caso, la suddivisione delle cause di vibrazione è stata la seguente: 55 %: Oscillazione pendolare del cursore 22 %: Oscillazione pezzo/tavola 9 %: Oscillazione montante/portale “LA MISURAZIONE E LA CORRETTA VALUTAZIONE DELLA STABILITÀ DINAMICA SONO ASPETTI CENTRALI DEI METODI DI PROVA UTILIZZATI PER LE MACCHINE DI PRODUZIONE.” Severin Hannig La causa dell’alta percentuale attribuita all’oscillazione pendolare del cursore dipende spesso dal peso notevole delle teste portamandrino e dalla sezione limitata del cursore con cui si lavora nella posizione più bassa. Il profilo dinamico descritto con questa sporgenza del cursore può dire molto sulle prestazioni della macchina ed è particolarmente consigliabile nel collaudo. SIMULAZIONI FLESSIBILI DI PIÙ CORPI Quando sono noti i punti deboli di una certa configurazione, si può contrastarli già in fase di progettazione della macchina. planlauf GmbH assiste i costruttori e gli utilizzatori nel calcolo della stabilità dinamica delle macchine. La ricerca si avvale attualmente di simulazioni complete della macchina con l’ausilio della simulazione flessibile di corpi multipli che, oltre ai componenti strutturali, considera l’installazione, i cuscinetti, le guide e gli azionamenti. Può essere integrata anche la regolazione della catena cinematica. Per elaborare modelli quanto più possibile vicini alla realtà occorre una banca dati contenente i risultati di una moltitudine di misurazioni della rigidità effettuate sulle macchine. Possono essere così valutate le potenzialità di miglioramento di diversi tipi di costruzione e la scala delle grandezze costruttive, o calcolati i nuovi rischi di vibrazione ed effettuati confronti con le versioni di partenza. La pluriennale esperienza mostra che solo la metà dei problemi di vibrazione è così grave da richiedere misure immediate. La seconda classe di vibrazioni esiste spesso già a partire dall’installazione della macchina. Si tenta di convivere con i punti deboli dinamici o si grava la manutenzione di sostituzioni superflue dei componenti. Negli anni, i punti deboli sconosciuti limitano le prestazioni della macchina indipendentemente dal tempo dedicato a un’analisi delle cause con tecniche di misurazione (da 2 a 3 giorni) o a un’indagine computazionale (da 1 a 2 settimane) del comportamento dinamico. MISURE DI MIGLIORAMENTO Se viene individuata la causa e isolato il punto debole, è possibile determinare le potenzialità di miglioramento. Mentre i problemi legati a rapporti di velocità sfavorevoli e squilibri residui possono essere ridotti attraverso la modifica dei parametri di processo, i problemi dinamici richiedono perlopiù interventi costruttivi per aumentare la stabilità dinamica della macchina o l’ammortizzazione di singoli componenti. In questo caso, le simulazioni strutturali per la progettazione dei componenti, il serraggio ottimale dei pezzi o la progettazione di assorbitori armonici offrono decisivi vantaggi, in termini di tempo e costi, rispetto ai metodi empirici. Gli sviluppi attuali realizzati da planlauf GmbH consentono già la simulazione della stabilità dei processi tenendo conto dello stato dinamico della macchina. Oltre ai processi standard con tagliente definito, possono essere simulati nel dominio del tempo processi di rettifica complessi, come la rettifica senza punte, e calcolati grafici di stabilità per la regolazione geometrica ottimale del processo. Misurazione dinamica della stabilità su una rettificatrice cilindrica Motion 01. 2014 IT_65_Motion_01_2014 65 65 30.04.14 11:17 GRINDING SYMPOSIUM 23 MAGGIO 2014, ORE 16:15 ERHARD KAEMPF PROGETTAZIONE PRATICA COMPUTERIZZATA DEI PROCESSI DI RETTIFICA CILINDRICA SHORT SUMMARY StuderTechnology offre una soluzione software esclusiva per efficienza, qualità, tempo, prestazioni, riproducibilità e continuità. I programmi già esistenti possono essere analizzati per determinarne il potenziale di ottimizzazione. È possibile produrre piani di allestimento e operativi. I contoterzisti possono utilizzare i dati per generare direttamente offerte per i propri clienti. Tutti i dati immessi vengono verificati con un procedimento di validazione. 66 FINO A NON TROPPI ANNI FA i fotografi dovevano effettuare tutte le regolazioni delle proprie macchine manualmente. Queste operazioni richiedevano molto tempo ed erano spesso difficoltose per i profani. Nel tempo sono stati sviluppati programmi che, integrati nella macchina, consentono l’esecuzione automatica di qualsiasi regolazione. Anche nel processo di rettifica occorrono le regolazioni corrette. A questo scopo STUDER ha messo a punto un’esclusiva tecnologia di calcolo per il processo di rettifica, racchiusa nella soluzione software StuderTechnology. Efficienza, qualità, tempo, prestazioni, riproducibilità, continuità, know-how ecc. sono le parole d’ordine, ma in più vi è l’ottimizzazione dell’intero processo di realizzazione del pezzo, dal disegno alla rettifica. Ma come si articola il ciclo che porta dal disegno alla produzione del pezzo finito e dove si verificano immancabilmente le perdite? ATTIVITÀ RICORRENTI I costi si suddividono essenzialmente tra le attività ricorrenti di allestimento, programmazione, profilatura delle mole, ottimizzazione, produzione e documentazione. Il rapporto tra i puri costi di produzione e costi delle restanti attività dipende in larga misura dalle dimensioni dei lotti. L’impiego di StuderTechnology è indicato in particolare per la produzione di pezzi singoli e di lotti di piccole e medie dimensioni. Il punto di partenza è sempre il disegno del pezzo o una specifica di produzione. Queste informazioni iniziali contengono le dimensioni e le tolleranze dimensionali e di forma, posizione e superficie. Per l’utilizzatore la questione centrale è sempre come regolare la macchina per soddisfare i requisiti di produzione. Inoltre, tutte le decisioni devono tenere conto di variabili come il materiale e la durezza, i mezzi di rettifica e i lubrorefrigeranti, il serraggio dei pezzi ecc. Da queste l’utente deriva i valori di regolazione in base alla propria personale esperienza. Nell’automazione di queste operazioni, StuderTechnology offre obiettivi di produzione, analogamente a quello che accade con una fotocamera che permette di selezionare programmi di esposizione e funzioni automatiche per diverse situazioni di esposizione ed immagine regolando una manopola. L’obiettivo “rettifica normale” si riferisce ad applicazioni nel campo di tolleranza di ~ H5/h5 e qualità superficiale ~ Ra0.3. Esiste poi un obiettivo di produzione per una maggiore capacità di asportazione, utilizzabile soprattutto per le operazioni di sgrossatura. Esistono inoltre altri due obiettivi di produzione, per una maggiore precisione o una maggiore qualità superficiale. VOLUMI DI ASPORTAZIONE RELATIVI Tutti gli obiettivi di produzione si basano sull’asportazione di materiale o Q‘w , il volume di asportazione per unità di tempo. Gli utilizzatori devono confrontarsi quotidianamente con i materiali più diversi. Tuttavia, quale utilizzatore sa quale capacità di asportazione, quale Q‘w o quali incrementi risultanti e per quale combinazione di materiale (tempra) / mezzo di rettifica occorre utilizzare? Senza supporto è difficile avvicinarsi alle condizioni ottimali. Ma che cosa si nasconde dietro al modello che si utilizza come supporto? Si tratta di una combinazione di formule di rettifica, dati empirici e conoscenze maturate nel corso degli anni sulla base di innumerevoli applicazioni dei clienti e prove. PROBLEMI IN CONDIZIONI DI SERVIZIO In base all’operazione di rettifica, nel nostro grafico si può vedere perché si verifica uno livello di emergenza in condizioni di servizio. La curva rossa indica i tempi di rettifica raggiunti. A sinistra i più rapidi, a destra i più lenti. In basso è indicato il numero dei partecipanti. La curva verde sottostante mostra il grado di soddisfazione dei sei criteri di valutazione (tre rugosità e tre circolarità). Sono soddisfatti tutti i criteri solo quando la curva verde raggiunge la rossa. Quando uno o più criteri non sono soddisfatti, il grafico mostra una maggiore distanza tra la curva verde e la curva rossa. Motion 01. 2014 IT_66_Motion_01_2014 66 30.04.14 11:22 RETTIFICA CILINDRICA UNIVERSALE Solo l’11% dei partecipanti soddisfa tutti e sei i criteri di valutazione! Malgrado un tempo di lavorazione più lungo, le tolleranze di rugosità e circolarità non si ottengono subito, ma occorrono perlopiù ore o giorni per l’ottimizzazione. La ragione di questo è da ricercare nel fatto che la maggior parte degli operatori, con i propri valori empirici per i parametri di processo, tende a stare sempre sul sicuro. Si desidera produrre da subito un buon pezzo. Questo significa che le corse selezionate sono troppo lente e i tempi di spegnimento troppo lunghi. Ciononostante, le tolleranze richieste spesso non vengono raggiunte. Uno dei maggiori problemi è la successiva e costosa fase di ottimizzazione che deve essere ridotta al minimo o eliminata. ERHARD KÄMPF L’ESPERIENZA È INSOSTITUIBILE I parametri di processo calcolati con StuderTechnology sono al contrario qualitativamente ed economicamente già vicini a un livello ottimale. A questo punto occorre però sottolineare che l’esperienza dell’operatore è come sempre un fattore indispensabile per determinare le procedure, la sequenza operativa, l’allestimento e la conversione della macchina e molto altro ancora; con i dati di processo calcolati da StuderTechnology, tuttavia, il processo di rettifica risulta sostanzialmente più economico e qualitativamente migliore. DUE VARIANTI DEL CALCOLATORE TECNOLOGICO Molti utilizzatori hanno adottato StuderTechnology. Sempre più clienti aggiornano il proprio parco macchine. Molti direttori di produzione e operatori non si sarebbero aspettati che i propri pezzi potessero essere lavorati ancora più rapidamente. E quando il miglioramento promesso da StuderTechnology si è concretizzato sono stati ancora più sorpresi. Una volta abituati all’uso del software, anche l’operatività si rivela semplice e pratica. Solo i tempi di rettifica possono essere normalmente abbreviati del 25 – 50%. L’impiego del software permette inoltre di risparmiare tempo nell’allestimento, nella programmazione e nella documentazione. L’ottimizzazione, che generalmente richiede molto tempo, può essere addirittura evitata nella maggior parte dei casi. I costi unitari di produzione si riducono di conseguenza in maniera rilevante. Grado di soddisfazione di tutte le tolleranze f(tempo di lavorazione) (6 criteri di valutazione) 16 15 Ottimizzazione! 14 13 Tempo di lavorazione [min] 12 Tempo di lavorazione Grado di soddisfazione 11 10 9 8 11 % zu 89 % 7 6 5 4 3 StuderTechnology: 2min 30s: Grado di soddisfazione 100% 2 1 Ø 30 mm Erhard Kämpf Ø 55 mm “I COSTI SI SUDDIVIDONO ESSENZIALMENTE TRA LE ATTIVITÀ RICORRENTI DI ALLESTIMENTO, PROGRAMMAZIONE, PROFILATURA DELLE MOLE E PRODUZIONE.” StuderTechnology è disponibile in due varianti. Una, denominata StuderTechnology integrated, è supportata dall’unità di comando, utilizza l’interfaccia utente StuderWIN ed è di serie per tutte le macchine. Con la variante StuderTechnology per il sistema di programmazione offline StuderGRIND, si possono utilizzare ulteriori funzioni come il calcolo dei tempi e dei costi e la simulazione dei programmi di rettifica creati. Inoltre, è possibile analizzare i programmi già creati in precedenza e definire il potenziale di ottimizzazione. Possono essere inoltre INSTALLAZIONE SUCCESSIVA SULLE MACCHINE Ø 40 mm è responsabile della programmazione offline dei comandi per rettificatrici cilindriche alla Fritz Studer AG generati programmi di allestimento e operativi. I contoterzisti possono utilizzare i dati per generare direttamente offerte per i propri clienti. Se il mezzo di rettifica ottimale per un determinato materiale non è disponibile, questo viene segnalato all’utilizzatore e i parametri di processo consigliati vengono adattati automaticamente. In questi momenti il supporto non deve fallire. I suggerimenti possono essere salvati in qualsiasi momento come proprio know-how e quindi riprodotti in modo indipendente dall’utilizzatore. Tutti i dati immessi vengono verificati con un procedimento di validazione. All’utilizzatore viene indicato se vi siano flessioni del pezzo o del mandrino portamola, se vi sia pericolo di bruciatura da rettifica, se siano presenti condizioni di velocità sfavorevoli e molto altro ancora. Inoltre StuderGRIND è compatibile con macchine fino a dieci anni di età (Fanuc Release B) e pertanto questa tecnologia può essere installata anche successivamente su macchine vecchie per ottenere netti aumenti di efficienza. 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59 61 63 65 67 69 71 73 Partecipanti Rugosità superficiale max. Ra0,3 μm Rotondità: max. 0,001 mm Sovrametallo: 0,3 mm / Ø Ravvivatura: 1 x all’inizio (piastrina diamantata) Motion 01. 2014 IT_67_Motion_01_2014 67 67 30.04.14 11:22 United Grinding Group AG Jubiläumsstrasse 95 3005 Berna, Svizzera Tel. +41 31 356 01 11 Fax +41 31 356 01 12 info @grinding.ch www.grinding.ch RETTIFICA IN PIANO E RETTIFICA CILINDRICA UTENSILI DI PROFILI Mägerle AG Maschinenfabrik Fritz Studer AG Walter Maschinenbau GmbH Walter Ewag Asia PaciƂc Pte. Ltd. Allmendstrasse 50 8320 Fehraltorf, Svizzera Tel. +41 43 355 66 00 Fax +41 43 355 65 00 sales@maegerle.com 3602 Thun Svizzera Tel. +41 33 439 11 11 Fax +41 33 439 11 12 info@studer.com Jopestraße 5 72072 Tübingen, Germania Tel. +49 7071 9393 0 Fax +49 7071 9393 695 info@walter-machines.com 25 International Business Park #01-53/56 German Centre 609916 Singapore Tel. +65 6562 8101 Fax +65 6562 8102 info.sg@walter-machines.com Blohm Jung GmbH Fritz Studer AG Ewag AG Kurt-A.-Körber-Chaussee 63–71 21033 Hamburg, Germania Tel. +49 40 7250 02 Fax +49 40 7250 3287 sales-hh@blohmjung.com Lengnaustrasse 12 2504 Biel, Svizzera Tel. +41 32 344 04 50 Fax +41 32 314 06 71 info@studer.com Industriestrasse 4 4554 Etziken, Svizzera Tel. +41 32 613 31 31 Fax +41 32 613 31 15 info@ewag.com Blohm Jung GmbH Schaudt Mikrosa GmbH Walter Kurim s.r.o. Jahnstraße 80–82 73037 Göppingen Germania Tel. +49 7161 612 0 Fax +49 7161 612 170 sales-gp@blohmjung.com Saarländer Straße 25 04179 Leipzig, Germania Tel. +49 341 4971 0 Fax +49 341 4971 500 sales@schaudtmikrosa.com Blanenská 1289 66434 Kurim, Repubblica Ceca Tel. +420 541 4266 11 Fax +420 541 2319 52 info.wcz@walter-machines.com StuderTEC K.K. Walter Ewag Japan K.K. Matsumoto Bldg. 2F 4-10-8, Omorikita, Ota-ku Tokyo 143-0016, Giappone Tel. +81 3 6801 6140 Fax +81 3 6662 6970 info.jp@studer.com 1st ƃoor MA Park Building Mikawaanjo-cho 1-10-14 Anjo City 446-0056, Giappone Tel. +81 556 71 1666 Fax +81 566 71 1668 info.jp@walter-machines.com Walter Ewag UK Ltd. B 13 Holly Farm Business Park Honiley, CV8 1NP Kenilworth Gran Bretagna Tel. +44 1926 4850 47 Fax +44 1926 4850 49 info.uk@walter-machines.com Walter Ewag Italia S.r.l. Via G. Garibaldi, 42 22070 Bregnano (CO), Italia Tel. +39 31 7708 98 Fax +39 31 7760 429 info.it@walter-machines.com Walter Ewag do Brasil Ltda. Avenida XV de Agosto, 5-060 Jd. Leocádia 18 085-290 Sorocaba, Brasile CEP: 18 085 290 Tel. +55 15 3228 6910 Fax +55 15 3228 1366 vendas@walter-maquinas.com.br UNITED GRINDING Group International Körber Schleifring Machinery (Shanghai) Co., Ltd. 1128, Tai Shun Road Anting Town Jiading District Shanghai 201814, Cina Tel. +86 21 3958 7333 Fax +86 21 3958 7338 info@grinding.cn Körber Schleifring Machinery (Shanghai) Co., Ltd. Beijing Branch OfƂce Room 202, Building 18 Tower B, Universal Business Park No.10 Jiuxianqiao Road Chaoyang District Beijing 100015, Cina Tel. +86 10 8526 1040 Fax +86 10 6500 6579 info@grinding.cn Körber Schleifring Machinery (Shanghai) Co., Ltd. Chongqing Branch OfƂce 15-11 Building 4, No.18 Jinshan Road, Longxi Street, Yubei District, Chongqing 401147, Cina Tel. +86 23 6370 3600 Fax +86 23 6374 1055 info@grinding.cn Körber Schleifring Machinery (Shanghai) Co., Ltd. Guangzhou Branch OfƂce Room 2003, 20/F Center Plaza Tower B 161 Linhexi Road Tianhe District Guangzhou 510620, Cina Tel. +86 20 3862 1241 Fax +86 20 3862 1270 info@grinding.cn United Grinding GmbH India Branch OfƂce United Grinding North America, Inc. No. 487 - D1 & D2A 4th Phase, KIADB Main Road Peenya Industrial Area Bangalore 560058, India Tel. +91 80 415 54 601 Fax +91 80 415 54 603 info.in@grinding.ch 510 Earl Blvd. Miamisburg, OH 45342, USA Tel. +1 937 859 1975 Fax +1 937 859 1115 customercare@grinding.com United Grinding GmbH Moscow OfƂce 5160 Lad Land Drive Fredericksburg, VA 22407, USA Tel. +1 540 898 3700 Fax +1 540 898 6819 customercare@grinding.com 1-j Kasatschij Pereulok 5/2, Strojenije 1 119017 Moskau, Russia Tel. +7 495 956 93 58 Fax +7 495 956 93 59 info.ru@grinding.ch United Grinding North America, Inc. United Grinding Mexico S.A. de C.V. Blvd. Bernardo Quintana No. 7001 Of. 1003 Queretaro, Qro. 76079, Messico Tel. +52-1-555-509-7739 customercare@grinding.com
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