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Monday, 18 Dicembre 2017

Migliorare i processi in ogni fase produttiva

Siemens, in collaborazione con Erowa e Speroni, ha organizzato lo scorso maggio un workshop dedicato a come digitalizzare la preparazione della macchina utensile in ottica Industria 4.0. Nel corso della giornata sono state presentate le tecnologie digitali atte ad alleggerire la macchina da operazioni improduttive, ad ottimizzare la preparazione del lavoro e aumentare così il tempo di contatto pezzo.

di Alberto Marelli

Settembre 2017

La quarta rivoluzione industriale prevede l’integrazione trasversale delle tecnologie digitali per rendere più flessibile ed efficiente ogni ambito produttivo. Allo scopo di informare le aziende meccaniche su come sfruttare al meglio le possibilità offerte dalle tecnologie legate a Industria 4.0, Siemens, in collaborazione con Erowa e Speroni, ha organizzato lo scorso maggio un incontro dal titolo: “Digitalizzare la preparazione macchina”.
Durante il workshop i vari relatori hanno illustrato le tecnologie digitali atte ad alleggerire la macchina utensile da operazioni improduttive, ad ottimizzare la preparazione del lavoro e aumentare così il tempo di contatto pezzo. Sono state mostrate le tecnologie di attrezzaggio, misura del pezzo e automazione del costruttore svizzero Erowa, quelle di misura degli utensili proposte dal costruttore italiano Speroni, le soluzioni Siemens in ambito CAD/CAM e non ultime, le novità tecnologiche per la fresatura messe a disposizione dalla piattaforma SINUMERIK.
Per illustrare al meglio le caratteristiche dei prodotti presentati, durante l’evento sono state eseguite prove di lavorazione.

Innovazione e formazione
L’evento, non a caso, si è tenuto presso il Centro Tecnologico Applicativo (TAC) di Siemens a Piacenza. Il TAC, infatti, rappresenta un esempio significativo del contributo che Siemens vuole dare allo sviluppo del manifatturiero in Italia mettendo a disposizione di costruttori di macchine, di utilizzatori finali (grandi o piccoli che siano), di scuole, università e di partner, una serie di servizi e competenze atti a creare una “Community Tecnologica” che sappia valorizzare il know how delle aziende operanti nel comparto.
La formazione prevede non solo corsi specifici sull’utilizzo dei moderni sistemi di controllo numerico, ma anche workshop sulle soluzioni innovative per l’industria manifatturiera che vedono l’utilizzo di software industriali e robot. “Uno degli obiettivi del Centro Tecnologico - ha spiegato Nicodemo Megna, Responsabile del TAC di Piacenza - è quello di promuovere l’innovazione, come motore di crescita e di giungere in maniera capillare sul territorio italiano al fine di rendere i costruttori di macchine e i clienti finali più competitivi e produttivi”.
Oggi il TAC, che si estende su una superficie di 700 m2, rappresenta un sito a elevata automazione, con macchine utensili e robot integrati, con l’obiettivo di creare un modello innovativo di unità produttiva e di officina del futuro.
Le attività formative offerte dal TAC rispondono alle richieste del mondo del lavoro di formare personale qualificato in ogni ambito dell’industria metalmeccanica. “Il futuro dell’industria manifatturiera richiede, infatti, figure professionali con competenze specifiche sia nella meccanica sia nel software di programmazione e gestione della produzione”, ha continuato Megna. “Ecco perché le risorse tecnologiche messe a disposizione dal TAC in questi anni, sono state orientate alla formazione di personale qualificato nell’ambito del controllo numerico da una parte, non trascurando però, gli aspetti della digitalizzazione dei processi produttivi introdotti da Industria 4.0”. Il Centro Tecnologico da questo punto di vista è all’avanguardia essendo stato concepito, già nel 2011, come una “Digital Factory”. Le attività formative includono la programmazione del CN in diverse applicazioni, quali la tornitura, la fresatura, le lavorazioni complete e la fresatura simultanea a 3+2 e 5 assi con l’utilizzo dei software integrati CAD/CAM e la simulazione virtuale del controllo numerico Sinumerik.
Per la formazione e lo studio dei processi di lavorazione, il TAC è equipaggiato con macchine utensili che coprono tutte le tecnologie di fresatura e tornitura, tra le quali spicca un tornio multicanale combinato con una cella robotizzata KUKA, per esercitazioni pratiche di programmazione combinata macchina-robot con software SINUMERIK Integrate Run MyRobot.

Digitalizzare le officine
Durante il workshop sono state prese in esame le tematiche relative a Industria 4.0 e alla digitalizzazione delle officine. “L’espressione Industria 4.0 - ha spiegato Luigi Ruggieri, Business Development Manager Machine Tool Systems di Siemens Italia - è collegata alla cosiddetta “quarta rivoluzione industriale” caratterizzata dall’impiego sempre più diffuso di analisi complesse su dati e informazioni scambiati tra sistemi fisici e digitali che consentono adattamenti produttivi in real-time resi possibili dall’utilizzo di macchine intelligenti, interconnesse e collegate a Internet.
L’introduzione dell’innovazione tecnologia non è fine a se stessa ma serve per ottimizzare e rendere flessibili i processi produttivi, supportare i processi di rinnovamento industriale nonché favorire la collaborazione produttiva tra imprese attraverso tecniche avanzate di pianificazione distribuita, gestione integrata della logistica in rete e interoperabilità dei sistemi informativi”.
La digitalizzazione sta cambiando il mondo e le aziende che, per restare competitive, devono affrontare diverse sfide: riduzione del time to market (cicli di innovazioni più frequenti, utilizzo nuove tecnologie, riduzione dei rischi e dei costi), aumentare la flessibilità (ottimizzazione della produzione e aumento della produttività), incrementare la qualità (completa trasparenza nel processo, tracciabilità, smart data), aumentare l’efficienza (efficienza energetica, ottimizzazione nelle risorse per la produzione).

Soluzioni per la digitalizzazione della macchina utensile
Allo scopo di migliorare i processi produttivi delle aziende, Siemens ha sviluppato una serie di prodotti e soluzioni pensati non solo per grandi realtà industriali ma anche per la piccola e media impresa che caratterizza particolarmente il tessuto industriale italiano.
Nel portafoglio di offerta del costruttore di macchine assume sempre maggiore rilevanza la possibilità di proporre al cliente finale non solo la macchina reale, ma anche la relativa versione virtuale. In questo modo l’utilizzatore può disporre di una postazione di preparazione del lavoro che è virtualmente identica a quella reale (cioè alla macchina stessa) su cui pianificare e ottimizzare le fasi della produzione oppure verificare e testare eventuali nuovi programmi o modifiche.
La soluzione di macchina virtuale più accessibile per piccole e medie imprese è il software di preparazione alla produzione SINUMERIK SinuTrain, installabile su qualsiasi PC con Microsoft Windows. SINUMERIK SinuTrain offre valore aggiunto a chiunque lavori con sistemi di controllo SINUMERIK, sia per la preparazione del lavoro, sia per attività di formazione o test, coprendo le esigenze del programmatore.
Con SINUMERIK SinuTrain è possibile importare in ambiente virtuale gli archivi delle macchine equipaggiate con SINUMERIK, ricreando così un ambiente dove poter programmare e testare i programmi di lavoro come se si fosse sulle macchine reali. In aggiunta a questo con la soluzione VNCK (virtual NC kernel) è possibile replicare virtualmente la cinematica di macchina, creando uno spazio di lavoro dove è possibile testare tutte le dinamiche della lavorazione.
La digitalizzazione diventa un fattore abilitante anche per lo sviluppo e la diffusione di nuove tecnologie, tra le quali l’Additive Manufacturing. Siemens offre un approccio globale a questa tecnologia con tecnologie supportate in NX11.
Prodotto di punta per le attività di asportazione truciolo sono i controlli numerici SINUMERIK. “La famiglia di prodotti Sinumerik - ha dichiarato Giovanni Delmondo, Product Management Manager di Siemens Italia - fornisce soluzioni adeguate a ogni tipo di macchina utensile - dalle macchine entry level fino alle più complesse macchine multitasking”.
Per ottenere la massima qualità superficiale nelle lavorazioni di fresatura, Siemens ha sviluppato il pacchetto TOP Surface, in grado di ottimizzare i dati provenienti da un sistema CAM per ottenere geometrie ottimali e superfici del pezzo praticamente perfette.

Sistemi di pallettizzazione e serraggio
In occasione del workshop, Erowa ha presentato, tra le altre cose, le attrezzature e le applicazioni per aumentare la produttività delle macchine utensili. “La strategia di produzione Erowa si basa sul concetto FMC (Flexible Manufacturing Concept) che permette di introdurre costantemente nuove tecnologie perfettamente integrate con quelle precedenti”, ha spiegato Sandro Zacchello, Responsabile Commerciale di Erowa Tecnologie srl. “I quattro pilastri per implementare la produttività delle macchine con movimentazione pezzi, misura, carico-scarico automatizzato e controllo processo software sono Standardizzazione, Organizzazione, Automazione e Integrazione.
In questo workshop sono stati presi in esame i primi due step del concetto FMC di Erowa, Standardizzazione e Organizzazione, che sono i primi passi verso l’officina 4.0”.
Iniziamo con la standardizzazione delle interfacce meccaniche. “Grazie all’integrazione di un sistema di serraggio, valido per tutte le macchine utensili, vengono completamente eliminati i tempi di fermo macchina”, ha affermato Zacchello. In quest’ambito Erowa propone diversi sistemi: ITS, UPC, Production Chuck 210 e la famiglia MTS.
Il sistema di serraggio integrato ITS rappresenta l’interfaccia universale standardizzata tra pezzo e macchina utensile. Se tutte le macchine utensili sono dotate dello stesso sistema, vengono eliminati i tempi di attrezzaggio e la flessibilità aumenta considerevolmente. Tutti i lavori possono essere interrotti in qualsiasi momento per inserire delle commesse urgenti. Inoltre, la precisione di ripetibilità del sistema offre una produzione di alta qualità e sicurezza.
Con una precisione di ripetibilità di 0,002 mm, il sistema di pallettizzazione Erowa UPC (Universal Power Chuck) è in grado di offrire la massima precisione di lavorazione. Il sistema UPC assicura flessibilità, sia per pallettizzare pezzi grandi sulle fresatrici, sia per lavorare pezzi piccoli sulle macchine per elettroerosione a tuffo. Le superfici di appoggio ben distanziate tra loro del mandrino di serraggio UPC rendono il sistema di pallettizzazione estremamente stabile. Il pallet viene precentrato con l’attacco. Quindi quattro stabili segmenti di centraggio provvedono a un posizionamento preciso di pallet e mandrino. Apertura e pulizia vengono effettuate con aria compressa. La chiusura avviene con una forza di trattenimento di 50.000 N.
Il sistema di pallettizzazione Erowa ProductionChuck 210 è indicato per la pallettizzazione di pezzi e dispositivi di serraggio. In base al modello, tuttavia, ciò che contraddistingue in modo particolare questo sistema è il foro al centro del pallet e del mandrino. Attraverso questo foro si può far passare il materiale fino a 81 mm di diametro come anche le linee per l’accensione dei dispositivi di serraggio.
Erowa MTS (Modular Tooling System) è infine un sistema di serraggio aperto e particolarmente flessibile. Esistono diverse possibilità d’impiego: pallettizzazione singola con un mandrino MTS o pallettizzazione multipla con più mandrini MTS.

Stazione di setup e allineamento pezzi
Passiamo ora allo step legato all’Organizzazione. “L’idea è trasformare una macchina di misura a coordinate in una stazione di setup e allineamento pezzi. Quando il particolare è fissato in modo stabile e preciso, è possibile definire la sua esatta posizione, assicurando importanti vantaggi: aumento di produttività (non ci sono fermi macchina se non quello di cambio pezzo e avvio programma), maggiore accuratezza nella fase di presetting, eliminazione errori di trascrizione”, ha sottolineato Zacchello.
Il processo di presetting pezzo deve essere il più efficace ed efficiente possibile. Deve essere possibile allineare, rototraslare, acquisire punti di riferimento con macro anche personalizzabili. Questo è possibile con il software dedicato Erowa PreSoftXP, caratterizzato da un’interfaccia utente grafica di facile utilizzo. Tra le caratteristiche principali segnaliamo: oltre 100 macro predefinite, inversione assi, macro in autoapprendimento, trasferimento automatico dati al software di controlli dei processi, installabile anche su CMM non Erowa.

Processo di gestione utensile digitalizzato
Anche la misura degli utensili può essere un processo integrato digitalizzato. “Nel processo produttivo - ha affermato Gianpietro Corradi, Area Sales Manager di Speroni SpA - si possono generare inefficienze sulle macchine a CN indotte dagli utensili. Le principali riguardano: l’impiego di utensili non conformi non in tolleranza, rottura del tagliente per superamento vita, pre-setting utensile in macchina con prova e controllo manuale primo pezzo, attesa per indisponibilità utensili, inserimento manuale dei dati offset, stop ciclo per esaurimento vita tagliente, ecc.
Allo scopo di ottimizzare i processi produttivi è importante digitalizzare anche le operazioni di gestione e misura degli utensili”.
Un esempio è la connessione diretta degli apparecchi Speroni con i CNC Siemens per permettere il trasferimento bidirezionale dei parametri utensili.
“Il trasferimento - ha sottolineato Corradi - avviene in tempo reale tramite il riconoscimento automatico dell’utensile (dotato di etichetta Barcode o QR code inciso sul portautensile). Inoltre vengono trasferiti i parametri geometrici, tecnologici e di vita in modo trasparente per l’operatore, e vengono recuperati automaticamente i parametri geometrici e di vita una volta che l’utensile viene scaricato dalla macchina a CN. Da sottolineare inoltre che questa soluzione permette l’ampliamento “virtuale” della capacità fisica del magazzino utensili e l’interscambio diretto di utensili da una macchina a CN all’altra”.

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