Lavorazioni di tornitura e fresatura CNC di alta gamma con gli azionamenti lineari Redex

Con la serie MC, Niles-Simmons offre centri di lavoro CNC per la tornitura e fresatura che combinano la massima precisione con un elevato grado di flessibilità e adattabilità. Queste macchine utensili sono molto richieste nell’industria aerospaziale, per la quale sono state originariamente sviluppate, ma la domanda proviene anche da altri settori. Il sistema combinato di Redex consiste in due riduttori planetari con pignone integrato, precaricati e senza gioco, che contribuisce a garantire una lavorazione eccezionale con una precisione dei pezzi fino a +/- 2 µm.

Gruppo combinato senza gioco per lavorazioni di alta qualità

Si tratta di lavorazioni di tornitura e fresatura CNC ai massimi livelli: con il centro di lavoro N40 MC di Niles-Simmons, gli utilizzatori possono produrre componenti a simmetria rotazionale fino a 9 metri di lunghezza, con un diametro di rotazione fino a 1.100 mm e un peso fino a 4 tonnellate in un unico serraggio e, se necessario, come processo di lavorazione 100% in automatico. Il centro di lavoro permette di integrare varie lavorazioni, come tornitura, fresatura, rettifica e misura, tutte svolte con elevata precisione. La tecnologia a letto inclinato di 60° del telaio saldato in acciaio, riempito in calcestruzzo, contribuisce in modo significativo alla precisione di lavorazione.

Applicazioni target: lavorazioni complete ad alta precisione per l’industria aerospaziale

Questo centro di lavoro viene utilizzato principalmente nell’industria aerospaziale, che impiega anche i modelli più piccoli e più grandi della serie MC: dalla serie N20 MC alla N60 MC. Alcuni dei componenti prodotti da queste macchine sono soggetti a forti sollecitazioni nel tempo, come ad esempio il carrello d´atterraggio degli aerei. Questo tipo di applicazione è virtualmente integrata nelle macchine fin dalla fase di progettazione.

Carsten Hirche, responsabile di progetto per la serie N40/N50/N60 presso Niles-Simmons, spiega:

«L’obiettivo era quello di sviluppare una nuova generazione di torni in collaborazione con un fornitore leader a livello internazionale di motori a reazione. Tuttavia, la serie viene utilizzata anche nell’industria petrolifera, dei gasdotti, e per lavorazioni pesanti in generale; in altre parole, ovunque sia necessario produrre pezzi complessi con requisiti estremi in termini di precisione e stabilità».

Opzioni modulari, lavorazioni flessibili

Il profilo caratteristico di queste macchine, in questo caso il modello N40 MC, può essere riassunto come segue: può essere progettata come macchina a carro singolo o multiplo, offre la massima precisione ed è anche molto facile da usare ed estremamente flessibile. Il sistema modulare consente di aggiungere unità di lavorazione variabili e, con diversi sistemi di utensili, dimensioni del magazzino utensili e un’ampia gamma di opzioni, gli utenti possono affrontare anche le lavorazioni più impegnative. Possono anche adattare le dimensioni della macchina N40 MC alle loro esigenze, in quanto il centro di lavoro è disponibile in diverse lunghezze nominali.

La sfida: concepire un controllo meccanico degli assi potente e ad alta precisione

Uno delle tante sfide che il team di progettazione ha dovuto affrontare durante lo sviluppo è stata la selezione di un sistema guida degli assi che potesse soddisfare i più elevati requisiti di precisione di posizionamento e lavorazione.

La scelta poteva essere tra azionamenti diretti o tramite riduttori. Per il carro del bancale, i progettisti di Niles-Simmons hanno optato per un azionamento a pignone e cremagliera di Redex. Ciò consente di gestire processi di lavorazione rapidi per componenti di grandi dimensioni. Specifiche chiave: la velocità massima di traslazione è di 30 m/min con un’accelerazione di 3 m/s² e una massa in movimento fino a 4.500 kg. A seconda del modello, la macchina può raggiungere una forza di avanzamento fino a 30.000 N.

La scelta è stata per un dispositivo a pignone e cremagliera, con precarico elettrico

Sebbene le suddette specifiche siano già impressionanti, non dicono ancora nulla sulla precisione. Hirche continua:

»I requisiti di precisione che vengono soddisfatti sono molto elevati. La macchina deve garantire la massima precisione e l’assenza di gioco anche in presenza di forze e accelerazioni elevate». Ecco un altro dato: otteniamo precisioni di ripetibilità nell’ordine dei µm, con una precisione complessiva dei pezzi fino a +/- 2 µm.

Perché per questa applicazione è stata scelta la serie DRP2 di Redex? «I fattori che hanno influito sulla decisione sono stati la trasmissione di potenza, il comportamento alle vibrazioni, la precisione e l’integrazione ottimizzata, in termini di spazio, nell’architettura della macchina».

DRP: sistema combinato ad alta precisione e senza gioco

Il sistema combinato DRP è costituito da due riduttori planetari di alta qualità collocati in un monoblocco in ghisa sferoidale resistente alla torsione. I due pignoni integrati lato uscita, si innestano nella cremagliera e, tramite la modalità master-slave dei motori, creano il precarico desiderato per consentire un movimento altamente preciso e senza gioco.

Questa tipologia progettuale si adatta bene dal punto di vista teorico e pratico e consente ai progettisti di ottenere distanze di corsa e precisioni maggiori rispetto alle viti a ricircolo di sfere, che presentano anche limitazioni in termini di precisione di lavorazione ottenibile sul pezzo, a causa delle elevate velocità di corsa e dell´aumento di temperatura sul telaio della macchina.

Il team Niles-Simmons è pienamente soddisfatto non solo del prodotto utilizzato, ma anche della collaborazione durante la fase di progettazione. Hirche riassume:

«Redex ci ha fornito un supporto eccellente e abbiamo sempre ricevuto risposte competenti alle nostre domande».

E il risultato parla da sé: il centro di lavoro N40 MC viene utilizzato in tutto il mondo in applicazioni estremamente esigenti, non solo nell’industria aeronautica.

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