Lavorazione Precisa Di Nuovi Materiali

 
La lavorazione precisa, sicura nei processi e redditizia di materiali a fibre composite, Inconel e altri materiali moderni è il mestiere degli specialisti di 5AX Performance GmbH. Soprattutto gli utensili in PKD, misurati senza contatto nella macchina utensile, sono il punto di partenza della precisione e della qualità delle superfici nei materiali a fibre composite. Vengono misurati nel mandrino alla velocità nominale con i sistemi di misura utensili laser di m&h/Hexagon Manufacturing Intelligence.

5AXperformance-Inning-2 “I materiali difficili da essere ridotti in trucioli, i pezzi in fibra di carbonio, le sagome difficili, i pezzi difficili da stringere, ma precisione elevata in caso di tolleranze ridotte, sono tutte cose che fanno parte del nostro mestiere” così Andreas Daunderer descrive la sua tipica gamma di componenti per la truciolatura, amministratore delegato dell’azienda 5AXperformance con sede a Inning am Ammersee. Le serie pilota, le piccole serie e i prototipi con un numero di pezzi compreso tra uno e alcune centinaia per ogni lotto di produzione regalano all’azienda sempre nuove sfide. Qui sono particolarmente apprezzati le truciolature difficili e gli incarichi di produzione tecnici, come ad esempio nel motociclismo, nell’industria aeronautica e sempre più tipici anche nell’industria meccanica e degli impianti. I materiali moderni, dai quali ci si aspetta generalmente di confrontarsi con dei problemi di truciolatura, vengono richiesti per la lavorazione a 5AXperformance da molti clienti. Sono anche rappresentati Inconel, acciai a lega leggera, leghe di alluminio e altri metalli ad elevata resistenza, come i materiali a fibre composite.

I materiali a fibre composite di carbonio si trovano regolarmente sulle macchine di 5AXperformance. In base all’ordine di lavorazione, si lavora a secco, nel quale i trucioli vengono aspirati durante la lavorazione. Si procede anche a bagnato se la specifica dei componenti lo consente. In queste operazioni di truciolatura vengono sempre utilizzati utensili con lame in PKD. Non solo si distinguono per la lunga durata, ma in generale realizzano delle superfici notevolmente migliori.

5AXperformance-Inning-3 “La normale lama in metallo temperato non solo si usura velocemente quando viene utilizzata per i materiali compositi, ma in genere si ottiene per lo più una superficie di cattiva qualità” spiega Andreas Daunderer. La causa sta nel fatto che la lama taglia gli strati di materiale composito e trascina via i trucioli, danneggiando la maggior parte del composto in laminato. “La truciolatura con le lame in PKD è molto più simile alla molatura che alla truciolatura classica con le lame in metallo temperato”, continua Daunderer.

Le lame in PKD hanno però anche la fama di essere molto sensibili agli sfioramenti bruschi, cosa che si verifica proprio durante la misurazione delle lame nei sistemi di misurazione utensili a contatto. Per questo per le lame in PKD è indispensabile la misurazione senza contatto. I centri di lavorazione di 5AXperformance sono perciò dotati dei sistemi di misurazione utensili laser di m&h. Gli utensili vengono misurati tutti in situazione di serraggio e per la maggior parte alla velocità nominale della lavorazione successiva. In questo modo non solo viene rilevata la situazione di serraggio con la forza di trascinamento del mandrino e la posizione reale nel cono del mandrino, ma si tiene conto anche eventuali errori di oscillazione dovuti alla deviazione o altri effetti della macchina. Ciò fornisce dei valori notevolmente più precisi rispetto a quelli ottenuti con i dispositivi con utensile pre-impostato e quindi è il presupposto per un lavoro sulla macchina davvero preciso.

Con il controllo della rottura siamo in grado di ottenere durate più prolungate delle lame, perché non dobbiamo cambiare gli utensili per precauzione,
I sistemi di misurazione utensili laser di m&h sono montati nelle immediate vicinanze della tavola della macchina ed eseguono tutti i movimenti del piano oscillante. Durante la lavorazione vengono interrotti i continui bombardamenti di trucioli e di liquido di raffreddamento. Nonostante le condizioni ambientali sfavorevoli, questi laser operano in modo affidabile e completamente impassibile. Le stesse polveri finissime di fibra non possono nulla. Il motivo è la struttura straordinariamente robusta di questi dispositivi, che presso m&h esiste in più serie costruttive per i profili di impiego più diversi. Nel caso attuale il laser è costruito con un corpo unico in acciaio inox, che non solo è robusto, ma presenta anche lo stesso comportamento termico della tavola della macchina. Ciò consente una precisione elevata. L’esterno del laser è protetto dalla sporcizia da una chiusura elettromeccanica, anche quando la macchina stessa è spenta e non è presente aria compressa. Soltanto quando si richiama la funzione di misura questa chiusura si apre e libera il raggio laser con potente messa a fuoco. Le lame vengono poi misurate nel punto focale, che viene posizionato mediante un adattatore, in modo semplice ma molto preciso e affidabile. La misurazione stessa viene eseguita sotto barriera d’aria, cioè l’aria compressa viene soffiata verso l’esterno attraverso le camere laser, in modo che anche durante la misurazione le particelle di sporcizia non possano penetrare nella parte esterna del laser.

5AXperformance-Inning-4 La lama da misurare viene soffiata lungo il punto focale da un dispositivo con un getto d’aria ad alta velocità, in modo che venga eliminata qualunque traccia di sporco attaccata. A tale scopo, i sistemi di misurazione utensili laser di m&h sono dotati di un cosiddetto ugello Laval, che direziona il getto d’aria e lo accelera in modo che al centro del getto venga raggiunta addirittura la velocità del suono. In questo modo si garantisce che venga misurata la sagoma dell’utensile reale e non le eventuali aderenze o il gocciolamento refrigerante. I cicli di comando m&h garantiscono inoltre che non venga emesso un segnale di errore a causa del gocciolamento refrigerante o dai residui di trucioli causati dal raggio laser anziché dalla lama utensile, oppure che non causino un arresto non pianificato della macchina. Questa procedura e il raggio laser con potente messa a fuoco assicurano la massima precisione e contemporaneamente una sicurezza di esercizio senza eguali in confronto agli altri sistemi.

“Finora non avevamo in azienda alcun dispositivo di regolazione utensile e già da otto anni misuriamo tutti i nostri utensili senza alcun problema con i sistemi di misurazione utensili laser di m&h nelle macchine” afferma Andreas Daunderer. “La pulizia delle camere ottiche viene eseguita di rado. Del resto, i sistemi di misurazione utensili laser di m&h non necessitano di una cura particolare, nonostante le piogge di trucioli e liquido di raffreddamento, nemmeno con i nostri trucioli di fibra. Sono assolutamente affidabili.”

Nei pezzi prodotti presso 5AXperformance in materiale a fibre composite si tratta spesso dei cosiddetti insert, che vengono applicati con una struttura a sandwich tra gli altri strati di un componente più grande, per rinforzare le strutture o per assorbire le forze nelle guide e negli elementi di raccordo. Qui vengono fresati i serbatoi a pressione leggeri in fibra di carbonio e poi dotati di accoppiamenti e filetti. Proprio durante la fresatura delle filettature è importante che sia presente la lama. Perciò non vengono misurati solo la lunghezza e il diametro degli utensili ma, dopo i processi di lavoro, vengono anche controllate le lame. “Con il controllo della rottura siamo in grado di ottenere durate più prolungate delle lame, perché non dobbiamo cambiare gli utensili per precauzione”, spiega Daunderer. “Allo stesso tempo, il controllo della rottura dell’utensile nella macchina aumenta la nostra sicurezza di esercizio, perché scopriamo subito le crepe nelle lame, senza rovinare i costosi utensili successivi o addirittura i pezzi dei nostri clienti. In totale abbiamo una notevole riduzione delle interruzioni. Questo ci garantisce rapidità e comodità.” In particolare nei programmi di lavorazione, che funzionano senza operatori, questa sicurezza è un valore inestimabile.

5AXperformance-Inning-5 5AXperformance può controllare anche i pezzi e i dispositivi, grazie ai tastatori di misura e i software di m&h, quando ancora sono serrati nella macchina. I tastatori di misura di m&h, a tenuta secondo IP68 Standard, in acciaio inox e con coperture dei diodi in vetro naturale temperato, sono stati costruiti, come per i dispositivi di regolazione degli utensili laser, in particolare per le condizioni ambientali difficili nelle macchine utensili. La trasmissione segnale del comando viene eseguita mediante la tecnologia HDR con segnali infrarossi, in sicurezza e a velocità costante. Con l’aiuto del software 3D-FormInspect di m&h e il relativo modulo Best Fit, presso 5AXperformance vengono equipaggiati i dispositivi di serraggio in breve tempo e misurati in base ai contropunti critici. I pezzi lavorati, entro pochi minuti, possono essere misurati sia sulle superfici senza matrice, sia nella geometria desiderata nello spazio, e nella macchina viene eseguito un confronto del valore nominale-effettivo. Ma questo è un argomento per altre storie di utilizzatori. Una cosa è certa: 5AXperformance offre, soprattutto insieme ai sistemi di misurazione di m&h, delle soluzioni di alta tecnologia ad Ammersee.

 

Case Study: 5AXperformance GmbH - Inning

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