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Tuesday, 26 Settembre 2017
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Al centro dell’azienda la qualità del prodotto

Il workshop “Precisamente” si è svolto presso  il centro di formazione Heidenhain Italiana a Milano. Il workshop “Precisamente” si è svolto presso il centro di formazione Heidenhain Italiana a Milano.

Durante il workshop “Precisamente”, svoltosi presso il centro di formazione di Heidenhain Italiana a Milano, è stato illustrato come la combinazione tra controllo numerico, utensili e strategie diversificate di distribuzione punti consente di individuare il set up ottimale per la macchina così da ottenere il risultato desiderato in termini di qualità superficiale e accuratezza dimensionale.

di Laura Alberelli

Dicembre 2016

 

Per essere competitivi in un mercato sempre più esigente e globale è necessario un approccio imprenditoriale orientato alla qualità e aperto all’innovazione. È necessario quindi poter disporre di strumenti sempre più evoluti in modo da generare i migliori percorsi utensile e ottenere il massimo dalle macchine, sfruttando le tolleranze e mantenendo le traiettorie. L’approccio suggerito da Heidenhain e Tebis, e presentato in occasione del workshop “Precisamente”, prevede la combinazione di diverse tecnologie (controlli numerici, CAD/CAM, utensili, strumenti per metrologia) in modo da assicurare un prodotto con un livello qualitativo molto elevato e in linea con quanto preventivato. Un esempio del livello qualitativo raggiunto con questo tipo di approccio è un particolare in acciaio da stampi, realizzato utilizzando la tecnica di lavorazione comparativa a fasce parallele e in mostra durante il workshop.

Il ruolo del controllo numerico
nell’ottimizzare le lavorazioni
In prima battuta, Ezio Beltramo di Heidenhain ha spiegato ai presenti quelli che sono i requisiti essenziali che un controllo numerico di nuova generazione dovrebbe necessariamente possedere per essere considerato davvero innovativo. “Il CNC TNC 640 rappresenta oggi il nostro prodotto top di gamma. In linea con quelle che sono le richieste provenienti dal mercato, i nostri sviluppatori hanno riservato un’attenzione particolare alla grafica, molto curata e in grado di garantire una visualizzazione del pezzo molto realistica.
Il CNC è adatto anche alle tipologie di macchine che prevedono lavorazioni di fresatura e di tornitura; una semplice istruzione nel part program permette di switchare la modalità da fresatura a tornitura.
Da sempre una delle caratteristiche dei controlli Heidenhain è la capacità di eseguire percorsi complessi con rapidità e precisione. In quest’ottica, il nostro controllo è in grado di interpretare al meglio i punti e costruire una superficie il più possibile fedele al modello di partenza.
Con la funzione ADP (Advanced Dynamic Prediction), il TNC 640 va ad analizzare il percorso CAM avendo a disposizione un numero di blocchi elevato (fino a 5.000). Questo tipo di analisi ci permette di gestire al meglio la traiettoria dell’utensile e le grandezze cinematiche ad essa correlate rispettando una serie di caratteristiche necessarie per garantire un’elevata qualità della superficie lavorata, come ad esempio fare in modo che le passate di andata e ritorno tipiche delle lavorazioni bidirezionali siano le più parallele possibili.
I TNC 640 sono Full Digital: le informazioni scambiate tra CNC e i dati provenienti dai dispositivi installati nel sistema sono tutti in formato digitale. Rimanendo sul discorso scambio dati, Heidenhain ha implementato un protocollo - denominato ENDAT - che permette di scambiare in forma digitale le informazioni tra il CNC e i trasduttori di misura. Inoltre, la tecnologia digitale permette di scambiare un numero di dati molto più elevato di informazioni rispetto a quanto si riuscisse a fare con la tecnologia analogica; si possono ad esempio trasmettere informazioni di diagnostica.
Un altro aspetto che Heidenhain ha tenuto in grande considerazione nello sviluppo del suo CNC TNC 640 è la gestione delle lavorazioni a cinque assi. Per gestire gli assi rotativi sono disponibili alcuni algoritmi sofisticati che permettono di interpretare i comandi sugli assi tenendo in considerazione anche eventuali tolleranze aggiuntive sugli assi rotativi (il cosiddetto TA). In pratica, abbiamo regalato al nostro CNC la libertà di scostarsi da quelli che sono i dati impostati dal CAM.
Infine, vorrei spendere due parole su alcune funzioni introdotte per migliorare la precisione e l’efficienza della macchina.
Alcune condizioni di utilizzo particolari o molto spinte possono inficiare la precisione della macchina. Oggi nel nostro controllo sono disponibili strumenti che permettono di effettuare compensazioni evolute, ottenendo così precisioni maggiori o a parità di precisione una dinamica più spinta”.

Strategie CAD e CAM
per produrre qualità
Quali sono le potenzialità e le capacità di un sistema CAM e in che modo la parametrizzazione dei dati influisce sul raggiungimento del risultato finale? A dare una risposta è Mario Pittatore, AD di Tebis. “Il software Tebis offre una serie di strumenti che consentono di portare all’automazione completa i processi di programmazione e di lavorazione. Grazie alle nuove funzioni e alle ultime implementazioni introdotte, la versione 4.0 R3 permette di progettare e gestire la produzione in maniera ancora più semplice e veloce. E il tempo risparmiato potrà essere impiegato per raggiungere nuovi obiettivi di efficienza aziendale. In quest’ottica nella nuova release l’interfaccia è stata ulteriormente rivista per rendere l’utilizzo del software ancora più rapido e intuitivo. Con un’unica interfaccia e un unico prodotto siamo in grado di gestire diverse lavorazioni: fresatura (2, 2,5, 3 e 5 assi), tornitura e fresa/tornitura, elettroerosione, taglio laser, rifilatura.
Negli ultimi anni, Tebis ha dedicato grande attenzione agli algoritmi e alla tecnica di distribuzione dei punti. Per fare ciò, la nostra casa madre ha collaborato con la casa madre di Heidenhain, in Germania, e con Istituti di Ricerca Tedeschi.
Tebis sa bene quanto ogni singolo minuto possa essere prezioso nell’ambito di un progetto di incremento dell’efficienza aziendale, ed è per questo che molte delle novità introdotte dalla nuova release di Tebis sono ispirate proprio al concetto di massima valorizzazione del tempo.
Ad esempio per gestire in modo più agevole assemblati e componenti complessi contenenti numerosi pezzi di produzione il software scompone automaticamente i file di grandi dimensioni in altri più piccoli e facilmente maneggiabili.
Le superfici attive possono essere progettate ancora più rapidamente riducendo drasticamente la ripresa manuale.
È stata introdotta una funzione in grado di appiattire i raggi positivi e prevenire in queste specifiche zone il contatto tra la lamiera e lo stampo.
Anche le funzioni ottimizzate per il reverse engineering consentono un notevole risparmio di tempo: gli algoritmi sono stati perfezionati per generare transizioni perfette su superfici a 4 edge e ridurre al contempo la segmentazione.
L’approssimazione di tolleranza può essere impostata facilmente e si possono controllare più efficacemente i bordi dei raggi e i bordi teorici. Inoltre la R3 ha sviluppato un processo automatico di lisciatura dei bordi teorici.
La nuova release promette il risparmio di minuti preziosi anche in fase di modellazione delle superfici, supportando le aree simmetriche quando si generano superfici a curvatura costante e offrendo una migliore gestione dei parametri predefiniti quando si applicano le funzioni di ottimizzazione.
I cicli di lavoro non solo dovrebbero essere i più brevi ma anche i più sicuri. Non a caso la nuova release di Tebis ha aggiornato i processi di programmazione CNC introducendo interessanti novità. Nel software CAD/CAM è stata infatti integrata e resa facilmente accessibile all’utente un’ampia lista di conflitti noti. In questo modo in base ai componenti della macchina impiegati nella lavorazione è possibile distinguere e filtrare i conflitti critici da quelli accettabili”.

L’importanza strategica degli utensili
Oltre al controllo numerico e ai sistemi CAD/CAM, anche gli utensili rivestono un’importanza strategica nell’ottenimento di prodotti di alta qualità, come ci conferma Stefano Teglia, responsabile commerciale di LMT Tool Systems GmbH.
“Chi realizza stampi ha un solo obiettivo: realizzare un prodotto finito e di alta qualità. Per ottenere un simile risultato, bisogna però valutare tanti aspetti: il tipo di pezzo che si va a lavorare, il tipo di macchina che si va a utilizzare, l’attacco utensili, le dimensioni del pezzo, la stabilità (e, quindi, la necessità di ricorrere a sistemi di staffaggio), il materiale da lavorare, le condizioni operative, la strategia di fresatura adottata (e qui entra in gioco il ruolo di importanza rivestito dal CAM), la geometria dell’utensile utilizzato (positivo, negativo, rivestito, ...), il tipo di stelo, ecc. Per ottenere un alto livello di finitura superficiale, sarebbe opportuno che tutti questi fattori fossero ottimali. Trattandosi però di diversi parametri, non è possibile garantire a priori all’utilizzatore la durata dell’utensile, del mandrino piuttosto che dell’inserto.
Abbiamo deciso di testare alcuni nostri inserti per capire il tipo di problemi che possono verificarsi in base alla potenza della macchina che si va a utilizzare. Nell’ottica di ovviare a tutta una serie di problematiche messe in evidenza da queste prove, abbiamo sviluppato la fresa MultiEde 2Feed mini. L’inserto positivo a 5° permette di ridurre in maniera importante l’assorbimento della macchina utensile.
Rispetto ai corpi fresa di modelli preesistenti, in questa serie abbiamo aumentato il numero di taglienti e inserito alcuni diametri che normalmente non sono contemplati nel programma di produzione destinato alla produzione di stampi. Abbiamo inoltre sviluppato un inserto trigono per la realizzazione di tasche”.

Metrologia ottica delle superfici
Gli stampisti sono abituati a giudicare la qualità dello stampo da una valutazione visiva. Per dare un valore oggettivo alla qualità superficiale, si devono però utilizzare strumenti di misura, come i rugosimetri. Heidenhain ha invece deciso di utilizzare un metodo alternativo: la metrologia ottica di superfici. Per questo motivo, è stata interpellata la multinazionale Bruker, azienda tedesca con headquarter negli Stati Uniti specializzata nello sviluppo di sistemi destinati al controllo della qualità dei prodotti e all’affidabilità dei processi. A spiegare il tipo di analisi condotta per esaminare lo stampo realizzato durante il workshop è Francesco Biancardi della filiale italiana dell’azienda. “Abbiamo effettuato un’analisi delle superfici utilizzando l’interferometria, ovvero la metrologia delle superfici rilevata tramite interferenza (tecnica che si basa sull’alternanza di fasci di luci chiare e scure). L’interferometria viene utilizzata in vari ambiti applicativi. Il fatto di utilizzare la luce, e nel nostro caso l’interferenza, mi permette - in qualunque scala io stia guardando in ambito microscopico - di ottenere sempre la stessa accuratezza, questo perché la luce è sempre costante.
Inoltre se ho dei campioni con una superficie in metallo o in plastica mi è possibile vedere in maniera chiara entrambe le superfici, cosa che con un microscopio normale difficilmente si potrebbe fare. Per Heidenhain abbiamo condotto un’analisi della finitura superficiale di 12 diverse fresature ottenute variando progressivamente i parametri di CAD e CAM.
La rilevazione non è avvenuta sul pezzo reale per l’impossibilità di posizionarlo sotto il microscopio, ma è stata utilizzata una replica in resina realizzata in collaborazione con il Politecnico di Milano. Per l’analisi, la replica è stata divisa in 12 aree, 16 immagini per area, della dimensione di 1,2 x 1 mm ciascuna. Si sono cercati i parametri indicativi per caratterizzare ciascuna lavorazione. Fra questi i parametri di Sdq (pendenza media picchi della superficie) e di Sdr (rapporto di area rispetto a superficie perfettamente planare) sono fra i più significativi per correlarsi con la qualità visiva. A mio avviso, un profilometro 2D non è sufficiente a rilevare tutta una serie di parametri che sono invece importanti per stabilire la qualità finale dello stampo”.

Acquisizione e comunicazione
dati di processo
Tra le aziende interpellate da Heidenhain per condividere le loro esperienze dirette, vi è anche una giovane e dinamica società (la Alleantia) che, grazie alle innovative soluzioni software proprietarie per l’Industrial Internet of Things, concepite in ambito Industry 4.0, dispone di una proposta innovativa che si integra con i processi e le soluzioni destinati a ottimizzare la qualità del particolare o dello stampo e che, in generale, è destinata a tutti coloro che lavorano in ambito produttivo. Spiega Stefano Linari, fondatore e CEO di Alleantia: “Ognuno di voi interagisce quotidianamente con dispositivi con mansioni industriali (robot, controlli numerici, ...) assolutamente intelligenti e collegabili via Ethernet o simili. Ma quanti di voi oggi accedono alle informazioni generate da questi dispositivi e le gestiscono liberamente all’interno e all’esterno dell’azienda, condividendole con altre persone e altre società? In realtà, questa procedura non è così semplice da mettere in pratica. Per risolvere questa problematica, Alleantia ha sviluppato una tecnologia che permette di estrapolare, in tempo reale, tutti i dati dalla macchina, dal controllo numerico, dal PLC, dal robot, ecc. per inviarli alle applicazioni sui server o sul cloud. Tutto questo avviene in modalità plug&play. Alleantia ha infatti sviluppato una serie di driver che, collegati ai vari dispositivi, sono in grado di recuperarne i dati e di metterli a disposizione di tutti coloro che possono farne richiesta (all’interno dell’azienda, così come all’esterno). I controlli numerici Heidenhain iTNC 530 rientrano tra i dispositivi collegabili ai nostri driver. La possibilità di condividere dati con aziende al di fuori dalla propria, così come la possibilità di poter fruire di dati provenienti dalle macchine e destinati ad applicativi (come ad esempio i PLM, gli ERP, i CRM, così come quelli di realtà aumentata o quelli di virtualizzazione dei processi industriali) che storicamente non hanno mai utilizzato informazioni provenienti dal campo rappresenta una “rivoluzione”, o per meglio dire rappresenta la quarta rivoluzione industriale che altro non è che l’Industry 4.0. Una rivoluzione che non deve interessare solo le realtà produttive più strutturate, ma che dalla nostra esperienza diretta di contatto quotidiano con il mercato, sta coinvolgendo tutto il tessuto produttivo del Paese, costituito soprattutto da aziende di piccole e medie dimensioni”.

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