La tornitura si rinnova grazie anche alla catena portacavi

igus ha sviluppato per la serie di torni multimandrino MULTISPRINT di DMG MORI un sistema per catene portacavi che combina in modo innovativo movimenti rotatori e lineari. La soluzione fornita rappresenta un punto di svolta nella tornitura automatica: un sistema di alimentazione di energia unico, che segue la rotazione del tamburo consentendo allo stesso tempo i movimenti lineari dei portamandrini. Soddisfatte pienamente anche le richieste del costruttore in termini di manutenzione e assistenza.

di Alma Castiglioni

Dopo una fase ricerca e sviluppo durata due anni, DMG MORI ha aperto una nuova era per i torni multimandrino. La serie MULTISPRINT rappresenta una vera e propria rivoluzione tecnologica nella tornitura automatica. Il tornio all’avanguardia, i processi di produzione ultra performanti, rapidi, precisi e versatili rendono il MULTISPRINT una macchina dalle possibilità quasi illimitate. Prestazioni elevate e massima qualità sviluppata e prodotta in Italia con il supporto e l’assistenza dalla Germania: igus offre uno speciale sistema di alimentazione che combina in modo innovativo movimenti rotatori e lineari.

Lo sviluppo del progetto, fase per fase
Quando per la prima volta, nell’aprile del 2017, il sistema preassemblato “readychain” igus fu installato sul tamburo portamandrini, le procedure e le dinamiche dell’impianto nel suo insieme erano una grande novità per gli addetti ai lavori, che indagavano sulla possibilità, o meno, di installare il sistema per catene portacavi readychain igus, con un peso che raggiunge i 750 kg e una larghezza di quasi due metri, nell’alloggiamento orizzontale della macchina. La combinazione in posizione “orizzontale” è una novità nella tecnica di produzione di GILDEMEISTER Italiana, filiale di DMG MORI. Dapprima il motore viene posizionato, da due gru, nell’alloggiamento all’interno del sistema igus. Quindi avviene il montaggio della readychain con le sue 8 catene portacavi, 64 cavi elettrici e 73 tubi completa di motore nel basamento della macchina. Il sistema presenta un’anima di 1,8 metri per la rotazione, da cui si sviluppano, come braccia, sei catene portacavi lineari per l’azionamento dei mandrini. Per realizzare la movimentazione, nelle catene sono posati cavi chainflex cablati con connettori industriali che vengono poi collegati al tornio mediante componenti elettromeccanici. Il processo richiede circa due ore. Il collegamento della readychain con il tamburo portamandrini è così concluso: un perfetto esempio di collaborazione tra costruttore della macchina e fornitore del componente.
Gli ingegneri e i tecnici hanno lavorato sodo fino all’estate 2017 per concludere l’assemblaggio della macchina in tempo, testarla e spedirla alla fiera EMO di Hannover, la manifestazione di riferimento per le macchine utensili. MULTISPRINT è stato presentato come una rivoluzione nella costruzione di macchine: la prima macchina a combinare un tornio multimandrino con la tecnologia SWISSTYPE. E questo con un asse Y su tutte le posizioni del mandrino.

Una nuova tecnologia per la massima flessibilità
La globalizzazione e la dinamica dei mercati hanno modificato i requisiti dei clienti in materia di tornitura: ridurre i tempi di settaggio e di esecuzione, limitare i costi e le risorse per lo sviluppo e l’integrazione dei processi soddisfacendo livelli di complessità sempre più elevati.
Il nuovo MULTISPRINT di DMG MORI supera tutte queste sfide. Le macchine high-tech, oggi, devono poter produrre componenti molto variegati e molto complessi come, ad esempio, iniettori per la tecnologia dei fluidi, parti che entrano negli impianti odontotecnici o alberi per la costruzione di automobili. Il risultato è una soluzione di produzione con requisiti scalabili, dall’avviamento alla produzione in serie di pezzi complessi. In fatto di produttività e di efficienza, DMG MORI pone nuovi standard. La combinazione di tre tecnologie consente al cliente di percorrere nuove vie di produzione, offrendogli la massima flessibilità possibile per la produzione in serie di componenti con un diametro fino a 50 mm.

L’imponente tamburo ruota con la massima precisione e velocità
Il cuore della macchina è proprio il tamburo dotato di sei mandrini per la lavorazione simultanea di più pezzi. I mandrini principali hanno una corsa fino a 180 mm. Il tamburo sposta i pezzi fino agli utensili con precisione e velocità. Lo spostamento di un mandrino fino alla posizione successiva dura appena 0,65 secondi. Per tornare in posizione di partenza dopo la lavorazione nelle sei stazioni, il tamburo deve compiere una rotazione contraria di 300°. Tutto ciò avviene in meno di un secondo.
Attraverso il tamburo le barre fuoriescono dal caricatore raggiungendo la posizione di lavorazione. Vediamo come DMG MORI ha potuto assicurare queste dinamiche con livelli di velocità e precisione così elevati.

Un progetto nato da un forte spirito collaborativo
Nell’estate 2016 DMG MORI ha coinvolto igus, lo specialista tedesco delle motion plastics, per lo sviluppo di questo progetto. Mirko Passerini, direttore tecnico presso la sede italiana GILDEMEISTER Italiana S.p.A. di DMG MORI e responsabile per lo sviluppo e la produzione del MULTISPRINT ha spiegato così le motivazioni alla base della scelta di igus come fornitore: “Abbiamo molta fiducia nell’esperienza pluriennale di igus nello sviluppo di sistemi per catene portacavi customizzati; inoltre è stata anche decisiva la possibilità di svolgere numerosi test”.
Il primo incontro tra gli esperti delle due aziende è avvenuto nel gennaio 2017. “I primi incontri sono stati entusiasmanti – ha affermato Passerini -. Due ingegneri igus sono rimasti un’intera settimana con noi, in Italia. Per più volte al giorno allineavamo i progressi e adeguavamo i progetti, proponendo sempre nuove soluzioni. Sono stati svilupparti progetti per la struttura in lamiera, selezionati i cavi e i tubi più adeguati per alimentare il tamburo con energia, dati e fluidi. La soluzione readychain igus per noi è stato un punto di svolta”.

Requisiti elevati di precisione e velocità
Dallo scambio tra gli esperti è nato un sistema di alimentazione di energia unico, che segue la rotazione del tamburo consentendo allo stesso tempo i movimenti lineari dei portamandrini. Il telaio metallico che accoglie catene, cavi e tubi è appeso al tamburo che ruota in modo costante e veloce nella parte centrale della macchina. “La stabilità della costruzione in metallo era una delle sfide principali – sostiene Volker Beißel, uno dei responsabili del settore macchine utensili in igus – che ha accompagnato lo sviluppo della readychain fin dall’inizio. “Abbiamo calcolato la staticità della struttura dopo ogni fase di sviluppo, per essere sicuri che potesse sopportare tuttgli gli sforzi a cui era sottoposta”. Da sempre, uno tra i principali obiettivi igus è realizzare sistemi per catene portacavi con elevata durata d’esercizio e in questo caso, si parlava di almeno cinque anni.
Per seguire la rotazione del tamburo, igus ha selezionato un sistema per catene portacavi in rotazione: un sistema customizzato per movimenti rotatori con catene portacavi, impiegati oltre che nelle macchine utensili anche in molte altre tipologie di macchine. I moduli di rotazione standard sono composti da due elementi circolari. Una parte del canale di guida viene fissato alla parte statica dell’impianto e l’altra a quella rotante. Il raggio di curvatura reversibile consente il movimento delle catene portacavi in due direzioni che permettono, con l’uso di un unico livello di catene, di realizzare angoli di rotazione fino a 540°.

Requisiti soddisfatti anche in termini di manutenzione e assistenza
Il tamburo nel MULTISPRINT ruota in un intervallo di 300 gradi e comprende due sistemi di rotazione. Nel sistema esterno si trovano i tubi, che necessitano di un raggio di curvatura maggiore, in questo caso 160 millimetri. Nella circonferenza interna sono guidati 24 cavi – 12 cavi encoder e 12 cavi servomotore. Ognuna delle sei catene lineari è collegata a due cavi encoder e due cavi servomotore. Uno dei cavi servomotore fornisce l’energia per i movimenti lineari del mandrino principale nel tamburo, e l’altro alimenta il motore del mandrino. Questi sono in grado di muoversi a una velocità di 0,66 m/s con un’accelerazione massima di 10 m/s². I sei sistemi per catene portacavi montati individualmente sul distributore circolare consentono una facile manutenzione e ispezione. Anche questo era un importante requisito del costruttore di macchine DMG MORI per il quale la manutenzione e l’assistenza sono questioni fondamentali. Un altro criterio era legato allo spazio di installazione perché catene e cavi della readychain dovevano stare in uno spazio limitato per lasciare al personale meccanico il maggiore spazio di lavoro possibile dietro al tamburo. Il sistema sviluppato da igus soddisfa appieno questi requisiti.

Oltre 800.000 cicli di test senza problemi in condizioni reali
Gli ingegneri igus avevano tre mesi di tempo per lo sviluppo del sistema, durante i quali è stata data molta importanza alla modularità dei singoli componenti. I sistemi per catene lineari sono montati su parti in lamiera concepite da igus per il fissaggio alla macchina. Il sistema agevola la movimentazione della readychain presso il cliente e velocizza l’assemblaggio nello stabilimento igus. I tecnici igus necessitano poco più di due giorni per assemblare l’intero sistema con i cavi e i tubi preassemblati. Per velocizzare l‘intero processo, il fatto che le readychain si compongano al 95% di parti realizzate o fornite direttamente da igus è stato determinante. Anche il rack di supporto della readychain igus – una struttura in metallo con diverse funzioni – agevola il montaggio. Risulta essere una soluzione ottimale che – oltre a facilitare le operazioni di collegamento dei vari componenti presso igus – conferisce stabilità all‘intera struttura. Il rack di due metri per due è compatibile con la superficie di carico di un furgone. Con questo rack, anche il trasporto fino alla sede del cliente è semplice. E dal cliente non resta che installare sulla macchina questa struttura plug & play. “Prima della consegna, per diverse settimane, l’intero sistema è stato sottoposto a prove intensive” – ha spiegato Lukas Czaja, Responsabile del settore macchine utensili in igus. La sede centrale del gruppo igus, a Colonia, ospita il più grande laboratorio di prova del settore, di ben 3.800 m2. È stato allestito uno speciale banco di prova per simulare i movimenti del tornio multimandrino: la readychain ha già compiuto oltre 800.000 cicli, in condizioni reali d‘utilizzo, senza rottura.

Il nuovo progetto di macchina ha centrato l’obiettivo
Il MULTISPRINT combina attualmente la produttività di un tornio di produzione con la precisione di un tornio automatico e la complessità di un tornio universale. Così il MULTISPRINT può realizzare pezzi di tornitura e fresatura mediante la lavorazione di barre e di pezzi torniti da barre, senza costi di conversione del sistema.
Nel giugno 2018, lo stabilimento italiano ha consegnato il primo MULTISPRINT a un cliente polacco. Ad oggi, si contano già decine di MULTISPRINT in funzione in Germania, in Italia, negli USA e in Spagna. “I nostri clienti sono entusiasti; il concetto della macchina è stato subito chiaro agli utenti – ha concluso Passerini – soprattutto la facilità di manutenzione resa possibile anche grazie al sistema per catene portacavi preassemblato igus”.