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Vantaggi derivanti dall’impiego dei cinque assi

La filiale italiana di Hurco ha organizzato un seminario dedicato alla lavorazione a cinque assi. I numerosi partecipanti hanno avuto l’occasione di poter vedere “dal vivo” i punti di forza di questa tecnologia rispetto alla tradizionale fresatura a tre assi.

di Alberto Marelli

Settembre 2011

"Esigenze di lavorazioni complesse e vantaggi derivanti dall’utilizzo di centri di lavoro a cinque assi” è il titolo di un seminario organizzato dal costruttore Hurco e tenutosi presso la sede della filiale italiana a Binasco, alle porte di Milano.
A quali esigenze risponde e quali problematiche risolve l’adozione di un centro di lavoro a cinque assi? Quali tipologie di lavorazioni sono eseguibili? Che fattore e importanza riveste il controllo numerico? A queste e altre domande, Hurco, in collaborazione con la software house Delcam e il costruttore di utensili WNT, ha dato una risposta, evidenziando i numerosi vantaggi derivanti da una fresatura a cinque assi rispetto a una a tre assi, soprattutto per lavorazioni complesse.
“Nella lavorazione su più facce - ha spiegato Paolo Casazza, amministratore delegato della filiale italiana di Hurco - un centro di lavoro a cinque assi garantisce una riduzione del tempo di settaggio/preparazione totale e un aumento della precisione, oltre alla possibilità di eseguire lavorazioni diverse.
Se prendiamo in esame la lavorazione di superfici sculturate, come ad esempio certi tipi di stampi, grazie ai cinque assi profondità elevate in Z non costituiscono un problema; è possibile infatti utilizzare utensili più corti rispetto a un centro a tre assi. Inoltre, una lavorazione a cinque assi assicura maggiori velocità di avanzamento e capacità di fresatura, a tutto vantaggio di un tempo totale ciclo più breve”.
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Testa tiltante o culla rotobasculante?
Durante il seminario sono state evidenziate alcune delle numerose morfologie di macchine a cinque assi disponibili sul mercato. “Le principali configurazioni sono con tavola rotobasculante oppure con testa tiltante e tavola rotante”, ha affermato Casazza. Ma quali sono le ragioni di una scelta rispetto a un’altra? “Non esistono principi assoluti - continua Casazza - ma sostanzialmente un centro di lavoro a cinque assi dotato di tavola rotobasculante è più indicato per lavorazioni con forti asportazioni in virtù della maggiore rigidità strutturale, del maggiore volume di truciolo grazie a un’elevata coppia a basso numero di giri, e alla culla rotobasculante con doppio supporto per massima rigidità della tavola porta pezzo (nel caso di Hurco).
Una soluzione con testa tiltante e tavola rotante è invece più versatile grazie alla possibilità di aggiungere una morsa a fianco, utilizzare la tavola come asse A e così via. Questa morfologia di macchina assicura inoltre un minor rischio di interferenza utensile oltre alla possibilità di lavorare in orizzontale, per una migliore gestione del truciolo”.
Un importante tema trattato durante il seminario ha riguardato le caratteristiche che un centro a cinque assi deve possedere per garantire un veloce ritorno dell’investimento. “Innanzitutto - sostiene Casazza - facilità di installazione, livellamento e mantenimento nel tempo delle geometrie (come per un tre assi). Importante è anche la mappatura laser e la compensazione degli errori di inversione per mantenere l’affidabilità e la precisione nel tempo. La compensazione laser permette di eliminare l’effetto dei giochi meccanici e le dilatazioni termiche, mentre la verifica e la compensazione della circolarità consente di evitare errori di inversione o difetti di quadratura. Ulteriori caratteristiche che devono essere prese in considerazione nella scelta di un centro a cinque assi sono una struttura compatta che garantisca il minimo rapporto tra l’ingombro a terra e le dimensioni del pezzo lavorabile, facilità e rapidità di accesso/scarico pezzi, elevata coppia al mandrino per una maggiore capacità di asportazione nonché la garanzia di poter eseguire programmi anche complessi direttamente sul controllo numerico.
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Cinque assi posizionati contro cinque assi in continuo
La lavorazione a cinque assi si suddivide in cinque assi “posizionati” oppure cinque assi “in continuo”. Il primo processo è relativamente semplice da programmare a bordo macchina (con il controllo numerico Hurco), consente maggiori avanzamenti in lavoro, meno problematiche di interferenza utensile e migliori strategie di sgrossatura; i cinque assi “in continuo” garantiscono invece una migliore finitura superficiale e una maggiore vita utensile. Per la lavorazione a cinque assi in continuo, la macchina riceve dati processati da un sistema CAM e qui entra in gioco la velocità di lettura dei blocchi di programma del controllo numerico.
“I componenti hardware e il software proprietario Hurco permettono al nostro controllo WinMax di processare fino a 2.277 bps e gli forniscono una funzione di look-ahead di 600 blocchi in avanti, in modalità “scorrevole””, sottolinea Casazza.

Sponsor di un team corse di Formula Indy
Hurco Companies e il team corse Dreyer & Reinbold Racing hanno annunciato un’alleanza strategica per la stagione 2011 di Formula Indy.
Il costruttore americano fornirà alcuni tra i più avanzati centri di lavoro e di tornitura della propria gamma al laboratorio tecnologico di ricerca e sviluppo del team Dreyer & Reinbold e avrà il proprio logo stampato sulla race car N. 22 del pilota Justin Wilson.
“Siamo entusiasti dell’opportunità di collaborazione nata con Hurco”, ha affermato Dennis Reinbold, co-proprietario del team Dreyer & Reinbold. “Nella nostra continua crescita, siamo costantemente alla ricerca di mezzi tecnologici che ci permettano di mantenere la competitività fino a oggi acquisita dal nostro team. Con la nuova partnership siglata con Hurco, stiamo esattamente percorrendo questa strada”.
“Alla Hurco siamo orgogliosi ed entusiasti di entrare a far parte del team Dreyer & Reinbold e quindi del circuito Indy Car”, ha spiegato John Donlon, vice presidente di Hurco Companies. “I nostri clienti nel mondo seguono con passione la formula Indy e sono curiosi di conoscere le tecnologie che stanno dietro al successo di una race car. La tecnologia e il software delle macchine Hurco risulta senz’altro di grande beneficio per il tipo di precisione che richiede un team corse”.


Facilità di gestione e programmazione a bordo macchina
Punto di forza dei centri di lavoro Hurco è proprio il controllo numerico WinMax.
Interamente sviluppato presso i laboratori Hurco su piattaforma Microsoft® Windows®, il software proprietario Hurco WinMax, basato su sistema ad architettura aperta, garantisce il massimo della flessibilità, permettendo all’operatore di programmare in modalità Conversazionale, in formato ISO (codici G e M) oppure partendo da file generati da sistemi CAD in formato Dxf. “L’apertura del sistema e la piena compatibilità con tutti i sistemi di programmazione esterni tipo CAM - sottolinea Casazza - lo rende uno strumento unico per la programmazione diretta a bordo macchina, così come per il processo di programmi realizzati esternamente”.
L’automazione del processo di programmazione Hurco (denominato Process Automation Software), parte integrante del software WinMax, riduce drasticamente il tempo necessario alla programmazione e lo rende ancor più adatto alla programmazione di piccoli lotti di produzione o addirittura di pezzi singoli direttamente a bordo macchina.
“Un esempio della facilità di programmazione delle lavorazioni su cinque facce di WinMax - sottolinea Enrico Pulito, programmazione Hurco - riguarda la funzione Universal Rotary. I programmi che contengono questa funzione possono essere utilizzati su qualsiasi macchina Hurco a tre, quattro o cinque assi, indipendentemente dalla configurazione degli assi. Il programma e l’utensile sono riferiti al sistema di coordinate pezzo. Il programma non determina un movimento degli assi rotanti specifico (A, B o C); il controllo determina il corretto movimento degli assi rotanti in base alle configurazioni delle macchine stesse. I programmi di questo tipo possono essere trasferiti su qualsiasi macchina Hurco, purché disponga della stessa quantità di assi programmati”.
Tra le numerose funzionalità disponibili su WinMax, segnaliamo le più rilevanti e quindi: grafica dinamica completa di rendering 3D a colori e simulazione animata “in solido” del percorso utensile, creazione di superfici 3D partendo da una combinazione di profili bidimensionali (funzione particolarmente interessante per gli stampisti), libreria utensili e materiali, gestione avanzata file Dxf, Surface Finish Quality Management, Unione (Merge) di programmi Conversazionali e ISO, funzione TCPM avanzata (Tool Center Point Management). Tra le altre funzioni: percorso breve degli assi rotanti, trasforma piani, normale alla superficie, vettore utensile (l’angolo di inclinazione dell’utensile e la direzione sono riferite al punto di contatto sulla superficie), direzione di svincolo dell’utensile (la direzione di svincolo segue l’angolo di inclinazione dell’utensile), inserimento vettore utensile (consente a un programma di essere eseguito su qualsiasi macchina a cinque assi, indipendentemente dalla sua configurazione), compensazione utensile 3D.
Sotto il profilo strettamente tecnologico, il controllo Hurco WinMax è dotato di processore ad alta velocità, tecnologia chip set a 64 bit, hard disk da 40 Gb e memoria RAM da 2 Gb.
L’ergonomica e già conosciuta consolle Hurco a doppio schermo tipo LCD da 12” a colori con tecnologia “touch screen” (su entrambi gli schermi, sia quello di programmazione che di grafica) - grazie anche alla nuova interfaccia grafica utente più intuitiva e basata su menu a icone tipo Windows® - permette un utilizzo semplice e immediato, adatto anche a personale non esperto di programmazione. La consolle, installata su tutti i centri di lavoro Hurco su di un supporto girevole e regolabile, offre agli operatori l’ergonomia di lavorare (programmare) comodamente, come se utilizzassero un grande PC portatile tipo laptop.

Come ottenere una riduzione del tempo ciclo del 30%
Hurco progetta e costruisce da sempre i controlli numerici che equipaggiano le proprie macchine, nell’ottica della massima velocità e facilità di utilizzo da parte degli operatori. Oggi, però, occorre anche poter sfruttare tutte le possibilità tecnologiche che i costruttori di utensili continuano a sviluppare. “È per questo motivo - sottolinea Casazza - che abbiamo sviluppato la nuova funzione di fresatura WinMotion, di particolare interesse per i costruttori di stampi. Il software WinMotion, grazie a sofisticati algoritmi appositamente studiati per la gestione delle alte velocità di avanzamento, consente di ottimizzare al massimo il comportamento dinamico della macchina, ottenendo il miglior compromesso tra rapidità di esecuzione, precisione sui percorsi, fluidità di movimento e qualità superficiale delle finiture ottenute. Tutto ciò senza sottoporre a eccessivo stress la meccanica della macchina”.
WinMotion riduce le “esitazioni” durante i cambi di direzione del 50%, rendendo i movimenti più “fluidi”. L’ottimale controllo delle accelerazioni e la riduzione delle vibrazioni garantiscono una migliore finitura superficiale.
La velocità sugli angoli con WinMotion è 2,5 volte superiore rispetto alla velocità convenzionale. “Combinando questa maggiore velocità con le prestazioni delle macchine Hurco è possibile ottenere tempi ciclo più rapidi, che migliorano sempre di più - man mano che la complessità della geometria aumenta”, continua Casazza.
WinMotion riduce anche in modo significativo il tempo ciclo nelle operazioni ripetitive (quali forature o maschiature), scegliendo la traiettoria più breve tra un foro e un altro.

Il ruolo del CAM nella lavorazione a cinque assi
È intervenuto all’evento Hurco anche Franco Calloni, general manager di Delcam Italia, per illustrare i vantaggi che può offrire una soluzione CAM e le principali peculiarità che deve avere, soprattutto nel caso di strategie di lavorazioni a cinque assi ad alta velocità.
“Le caratteristiche più importanti di un software CAM - spiega Calloni - sono: la rapidità di calcolo dei percorsi utensili per ridurre i tempi totali di produzione, affidabilità e precisione (fondamentale in settori come aerospaziale e medicale); un’interfaccia intuitiva e automatismi per facilitare la programmazione; un’ampia scelta di strategie da tre a cinque assi; la capacità di trasformare tutte le lavorazioni da tre a cinque assi; l’adattamento del percorso utensile alla lunghezza utensile; post personalizzabili, oltre ad un controllo completo dei cinematismi della macchina utensile e la verifica collisioni tra macchina, modello e mandrino che evita eventuali costi e tempi di fermo macchina”.
Delcam è in grado di offrire tutto questo con soluzioni CAM “specializzate”, differenziate per mercato e problematiche e completamente integrabili e upgradabili. “Le soluzioni CAM di Delcam - continua Calloni - non hanno nessun limite di applicazione: lavorazioni da due assi e mezzo a cinque assi, sette assi per la fresatura (robot), tornitura da due a venticinque assi (fantine mobili), erosione a filo fino a quattro assi.
Questa impareggiabile capacità è dovuta principalmente al fatto che Delcam ha il più grande team di sviluppo CAM del mondo, come attestato da CimData, ed è dotata presso la casa madre di Birmingham (UK) di un’officina interna per testare, prima di ogni rilascio, i propri software su macchine di fresatura e tornitura.
Da non trascurare sono i servizi offerti dopo la vendita: oltre ad aggiornamenti costanti del software c’è un ampio staff di supporto tecnico tramite un’hotline telefonica diretta e le diverse sedi ubicate su tutto il territorio italiano”.

Flessibilità nella lavorazione a cinque assi
Al termine delle presentazioni, i partecipanti al seminario hanno potuto visitare la show room con dimostrazioni dal vivo della velocità e facilità di programmazione dei controlli numerici e delle prestazioni dei centri di lavoro a tre e cinque assi e dei centri di tornitura del costruttore americano.
Tra le soluzioni a cinque assi messe in mostra da Hurco, segnaliamo il modello VMX42SR, centro verticale a cinque assi integrati unico nel suo genere. Esso rappresenta, infatti, una notevole innovazione tecnologica, grazie all’integrazione di nuove soluzioni software, elettroniche e meccaniche, che garantiscono all’utilizzatore flessibilità ed elevata produttività.
“Caratteristica fondamentale di questo centro - sottolinea Casazza - è appunto la flessibilità di poter lavorare in continuo con cinque assi integrati e interpolati (oppure tramite posizionamenti) sulla tavola girevole di diametro 600 mm e utilizzando la testa tiltante porta-mandrino, ma anche di operare come macchina “tradizionale” a tre (o quattro) assi, sfruttando quindi la massima corsa lungo l’asse X, pari a 1.070 mm. VMX42SR ha una configurazione del tipo tavola a croce e tutte le strutture principali - realizzate in fusione di ghisa - sono progettate con la tecnica dell’analisi agli elementi finiti.
Il centro di lavoro è equipaggiato con una speciale testa porta-mandrino tiltante in continuo ± 92° e con una tavola girevole (posizionata con asse verticale sulla tavola di lavoro porta pezzi) che ruota infinitamente intorno all’asse Z. La morfologia e l’accurata progettazione della macchina garantiscono il minor ingombro a terra della sua categoria e grande facilità di accesso e carico/scarico pezzi”.
Le corse della macchina sono: X 1.070 mm, Y 610 mm e Z 610 mm. L’elettromandrino a 12.000 giri/min, dotato di elevata coppia e potenza, gli avanzamenti di lavoro e di rapido nonché il magazzino porta utensili a quaranta posti, garantiscono prestazioni elevate e massima produttività sia per applicazioni di meccanica generale che nel settore degli stampi e in qualunque altra applicazione meccanica ove siano richieste lavorazioni di particolari su cinque facce, sfruttando un unico piazzamento.

1 commento

  • Chaspund

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    inviato da Chaspund Lunedì, 10 Luglio 2017 13:11 Link al commento

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