Schwäbische Werkzeugmaschinen GmbH, costruttore in prima linea a livello internazionale di soluzioni di produzione intelligenti, ha migliorato la precisione termica nella lavorazione dei metalli ad alta precisione con una soluzione economica di Bosch Rexroth.
Chiunque desideri distinguersi sul mercato internazionale con macchine utensili di precisione, deve affidarsi a soluzioni innovative. Tuttavia, queste devono essere implementate in modo economico per non gravare eccessivamente sui costi. Un modo per migliorare la precisione all’insegna della sostenibilità è garantire la stabilità del processo termico. Schwäbische Werkzeugmaschinen GmbH (SW) ha affrontato questo compito complesso e sta aumentando la precisione di posizionamento dei suoi due centri di lavoro ad alte prestazioni, BA W06 e BA W08, con l’aiuto del suo partner di lunga data Bosch Rexroth, specializzato nella tecnica lineare.
Le due serie di macchine rappresentano la massima produttività nella lavorazione di pezzi per i settori automotive, mobilità elettrica, macchine agricole ed edili, aerospaziale, idrogeno e celle a combustibile. Mentre i collaudati principi di progettazione strutturale, come il monoblocco e l’unità a tre assi box-in-box, migliorano la rigidità della macchina con la minima massa utilizzata e quindi la precisione di lavorazione, il supporto del dispositivo girevole per le operazioni di carico e scarico simultanee riduce i tempi non produttivi. Di conseguenza, è possibile produrre con la massima precisione ed economicità, ad esempio, parti in serie in lega di alluminio per ingranaggi, sospensioni e sterzo, freni o alloggiamenti per batterie, ma anche impianti per la tecnologia medica.
Per aumentare ulteriormente la precisione di posizionamento, l’azienda ha lavorato intensamente per migliorare la stabilità termica attraverso il circuito di raffreddamento di precisione esistente. “Riteniamo che la precisione termica offra un importante vantaggio competitivo nella lavorazione di precisione – spiega Marcus Mixner, responsabile dello sviluppo presso SW -. Dopo i test iniziali e le ottimizzazioni con la slitta Z, che si sposta nell’area di lavoro, ora ci stiamo concentrando sul controllo della temperatura della guida nell’asse principale verticale, che trasporta sia le slitte X che Z”.
I tubi di raffreddamento integrati dissipano il calore generato dall’attrito e dai motori delle due guide a rulli installate sull’asse principale, garantendo quindi una temperatura stabile. Alla SW, i tubi di raffreddamento integrati devono dissipare principalmente il calore residuo raccolto dai sistemi di movimentazione lineare. “Una gestione efficiente del calore è molto importante per noi perché l’unità a tre assi ottimizzata in termini di peso nella progettazione box-in-box con struttura saldata a parete sottile può assorbire solo una piccola quantità di calore – spiega Mixner -. Senza il controllo della temperatura, la potenza dinamica dei motori lineari porterebbe rapidamente alla deformazione termica”.
A titolo informativo, Mixner riferisce che il monoblocco alto tre metri si espande di quasi 0,05 mm con un aumento della temperatura di un solo Kelvin. In confronto, i centri di lavoro BA W06 e BA W08 con controllo della temperatura integrato di Bosch Rexroth negli assi principali raggiungono una precisione di posizionamento A (X / Y / Z) inferiore a 0,006 mm e una ripetibilità R conforme alla norma ISO 230-2 inferiore a 0,004 mm. Il controllo della temperatura riduce ulteriormente le fluttuazioni dimensionali nel processo e riduce al minimo i tassi di scarto.
Senza l’opzione di controllo della temperatura adatta per spazi ridotti, la progettazione strutturale e il montaggio sarebbero stati notevolmente più costosi, poiché per la funzione di raffreddamento sarebbero stati necessari componenti aggiuntivi, come le alette di raffreddamento. “Avevamo già ottenuto miglioramenti termici in altre serie di macchine con una soluzione interna, fissando profili in alluminio appositamente prodotti accanto agli assi – spiega quindi Sascha Röder, responsabile della meccanica nel reparto sviluppo, che ha seguito l’introduzione delle guide a temperatura controllata -. La soluzione integrata di Bosch Rexroth ci consente di eliminare questa spesa, poiché, ad eccezione delle tubazioni, non richiede componenti aggiuntivi né interventi sul basamento della macchina. Di conseguenza, possiamo ottenere la compensazione termica con costi di costruzione e d’esercizio minimi“. Secondo Röder, la guida TCRS può essere montata con la stessa rapidità e facilità della guida standard con dimensioni identiche. Il collaudato nastro di copertura con fissaggio a clip consente di risparmiare ancora più tempo.
Inoltre, il responsabile dello sviluppo Mixner vede importanti vantaggi per i clienti grazie alla produzione più rapida di componenti conformi: “Il mercato richiede sempre più macchine per lotti di dimensioni più ridotte. Questo ci impone di progettare costanti di tempo il più brevi possibile”. Dopo un’intensa attività di ricerca, SW è riuscita a ‘raffreddare’ l’elevata dissipazione di potenza che si verifica alle alte velocità, in modo da ridurre al minimo gli sprechi il più rapidamente possibile dopo lo spostamento in posizione. “Abbiamo sviluppato un complesso sistema di controllo della temperatura dell’acqua di raffreddamento sulla base dei dati di misurazione raccolti nell’arco di due anni“, afferma Mixner. Il risultato è impressionante. Il feedback dal campo è stato costantemente positivo sin dal lancio sul mercato del BA W06.
Con la nuova soluzione di controllo della temperatura, SW soddisfa le esigenze del mercato con ancora più precisione. La partnership con Bosch Rexroth ha già portato a diversi miglioramenti nella produzione di componenti ad alta precisione. Ad esempio, l’introduzione delle guide a rulli su rotaia RSHP, che guidano delicatamente l’elemento volvente nel pattino attraverso una zona di ingresso brevettata fino alla massima forza, consentendo una lavorazione a bassa pulsazione. In combinazione con la nuova guida TCRS, i clienti di SW beneficiano dei massimi livelli di qualità e prestazioni.
L’opzione flessibile di controllo della temperatura offre infine anche un grande potenziale per il futuro. “Stiamo già lavorando su ulteriori applicazioni – rivela Mixner -. In questo processo apprezziamo anche la consulenza personalizzata e l’esperienza di Bosch Rexroth nel campo delle macchine utensili e dell’automazione”. Mixner trova molto interessante anche la possibilità di integrare la misurazione nella guida con un ingombro minimo, come terza funzione oltre alla guida e al controllo della temperatura. Bosch Rexroth è in grado di soddisfare anche questa esigenza con il suo sistema di misura integrato IMS.
“Nella situazione attuale del mercato, in particolare, soluzioni innovative e partner esperti come Bosch Rexroth sono estremamente importanti per rimanere competitivi in termini di tecnologia ed efficienza dei costi – conclude Mixner -. Grazie alla collaborazione consolidata e aperta, siamo riusciti a raddoppiare la precisione termica rispetto alle macchine precedenti e abbiamo quindi stabilito nuovi standard a livello internazionale”.