Allo Studer Grinding Symposium 2002 dedicato alle tecnologie della rettificatura, esperti di differenti discipline, hanno presentato alcune relazioni sulle acquisizioni più recenti raggiunte nel campo di questa lavorazione.
L’ottimizzazione del processo
Frank Fiebelkorn, responsabile per la ricerca e la tecnologia presso la Studer ha affrontato il tema: “L’ottimizzazione del processo di rettifica”. In particolare ha sviluppato tre argomenti principali: l’uso di sensori per il monitoraggio e il controllo della lavorazione; l’applicazione di pacchetti software per gestire le procedure in modo ottimale; l’utilizzo di dispositivi aggiuntivi per aumentare il rendimento. Circa il primo argomento, partendo dalla rettifica interna, il relatore ha mostrato alcune possibilità su come monitorare e controllare la lavorazione mediante la tecnologia a sensori per superare gli intervalli e diminuire il tempo ciclo, per monitorare il processo di rettifica e di ravvivatura e infine per garantire l’assistenza necessaria durante la regolazione. È con la tecnologia Touch Dressing CBN che è possibile monitorare oltre al processo di rettifica, anche quello di ravvivatura; infatti, con un sensore, si possono rilevare il contatto tra il disco abrasivo in CBN e il rullo diamantato e ravvivare uno spessore esattamente definito. Ne consegue un consumo ridotto di dischi abrasivi mentre tra i granuli abrasivi rimane sufficiente spazio per consentire l’efficace asporto dei trucioli. Un altro sensore acustico, che trasmette i segnali a una centralina elettronica di registrazione ed elaborazione dei dati, si trova sull’utensile rotante per ravvivare. Una centralina AE4100 permette, ad esempio, l’utilizzo di quattro canali indipendenti e di memorizzare 31 set di parametri e ciò significa ampie possibilità di memorizzare i dati ottenuti con diverse combinazioni di utensili e pezzi lavorati.
La lavorazione di un pezzo
Per eseguire la lavorazione interna di un pezzo particolarmente complesso vengono impiegati tre utensili differenti: l’utensile per la sgrossatura del foro, l’utensile per l’ulteriore rettifica delle gole e l’utensile per la finitura. Per monitorare e controllare processi di lavorazione di questo tipo Studer ha applicato la tecnologia delle emissioni acustiche AE (Acoustic Emission) che permette di riconoscere diversi fattori negativi come un sovrametallo dei pezzi troppo alto, un’ eccessiva velocità di rotazione del mandrino o la pressione del liquido refrigerante troppo elevata. Il sensore AE che trasmette i dati alla centralina è composto da un anello ricettore fisso, avvitato sulla testa portapezzo, e da un anello trasmittente (fissato sull’autocentrante o sul mezzo di serraggio del pezzo) che ruota con il pezzo. La trasmissione del segnale tra i due anelli avviene senza contatto fisico. In base a determinati valori massimi d’entrata impostati per ogni utensile, sulla centralina è possibile controllare le fasi caratteristiche della rettifica come la sgrossatura, la finitura, la superfinitura. Inoltre è possibile tenere conto di ulteriori fattori critici come la forma del pezzo, l’alimentazione del liquido refrigerante e le mole di diametro inferiore a 4 mm.
Il software microfunzioni
Anche questo software è realizzato dalla Studer e permette di comporre l’intero ciclo di rettifica impostando le sequenze di lavorazione per piccoli passi. Le funzioni possono essere combinate quasi liberamente per realizzare procedure di rettifica speciali aumentando così le possibilità d’impiego della macchina. Un esempio di “microfunzione” è quello adatto per le applicazioni con l’asse C, lo Studer High Speed Machining, che trasmette i comandi direttamente ai motori dell’asse, senza che siano elaborati da una unità di interpretazione/interpolazione dati. Questa tecnologia può essere applicata non solo per la rettifica esterna ma anche per la rettifica interna.
Come aumentare i rendimenti
La relazione di Frank Fiebelkorn si è conclusa mostrando la possibilità di aumentare il rendimento nelle lavorazioni di rettifica impiegando dispositivi speciali quali i sistemi di equilibratura automatica, le contropunte con la correzione della cilindricità automatica, gli assi C con regolazioni di velocità e posizione. Altri importanti apparati speciali sono rappresentati da:
il basamento in Granitan che assicura il buon ammortizzamento, la stabilità termica e la resistenza chimica al liquido refrigerante;
le guide idrostatiche precompresse e i mandrini idrostatici per l’azionamento degli assi che garantiscono un’usura minima delle guide e dei mandrini per tutta la durata della vita della macchina;
l’unità oscillante per la rettifica ad alta precisione delle sedi coniche;
la regolazione dell’asse CN sotto la testa portapezzo attraverso un dispositivo di misurazione che consente di correggere la cilindricità del pezzo in lavorazione.
La lavorazione combinata
Una relazione, presentata dal project manager Guido Hegener della Schaudt Mikrosa BWF, ha trattato il tema “Tecniche lavorative fra innovazione e applicazione: le combinazioni processuali”. La combinazione di processi distinti su una singola macchina rende più complessi sia il processo sia la macchina stessa, inoltre, a volte, incombe il pericolo di scendere a compromessi sfavorevoli nel principio progettuale della macchina. Per compensare tali svantaggi si rende pertanto necessario introdurre propulsori innovativi nell’ambito della lavorazione combinata e tali elementi si trovano sotto le voci produttività, qualità, flessibilità, oltre che ovviamente di risparmio in termini di costo. Nella combinazione dei processi di tornitura e rettificatura i vantaggi sono dati dalla lavorazione completa e dal guadagno in flessibilità, poiché la lavorazione di precisione di materiali duri su una sola macchina riduce drasticamente i tempi di completamento così come i tempi di trasporto e di attesa.
La macchina verticale
Per realizzare questo obiettivo i progettisti della Schaudt Mikrosa BWF hanno progettato la macchina combinata Stratos M sia come rettificatrice, sia come tornio completo per materiali duri. Il primo compito della progettazione è stato quello dell’asportazione dei trucioli di lavorazione in modo da assicurarne il libero scarico e quindi la scelta è stata quella della macchina verticale. Il pezzo in lavorazione viene guidato al di sopra degli utensili mediante una slitta a croce. Gli utensili sono collocati al di sotto, ordinati in singole stazioni e, a seconda dell’operazione da compiere, possono essere fissati in numerose variazioni. Vi sono due scomparti di lavoro e i trucioli della rettifica possono essere asportati separatamente da quelli della tornitura. Questa lavorazione combinata si è imposta particolarmente nell’ambito della lavorazione d’ingranaggi. La drastica riduzione del tempo ciclo rispetto alla rettifica tradizionale si ottiene tornendo le superfici meno precise e rettificando solamente le parti di alta precisione. Un ulteriore esempio di lavorazione combinata tornitura/rettifica è la lavorazione di un pignone di distribuzione, in questo caso vengono lavorate sui due lati le superfici piane e il foro. Anche in questa lavorazione è possibile tornire superfici piane e rettificare il foro e, nel complesso si ottiene una riduzione del tempo ciclo del 18%, mentre, come è ovvio, la flessibilità del processo ne risulta incrementata drasticamente.