Macchine utensili

Per i centri di lavoro nell'industria aeronautica e aerospaziale, la velocità di asportazione truciolo è un parametro chiave, perché molti dei componenti centrali di grandi dimensioni, come le costole delle ali e altre parti strutturali, vengono fresate dal pieno. Ad esempio, parti che pesano oltre 100 kg possono essere ricavate da blocchi di alluminio di 4 tonnellate o più, quindi deve essere asportato praticamente il 97,5% del materiale.

I clienti chiedono massima velocità di lavorazione​

Modig Machine Tool AB di Virserum, in Svezia, è ben posizionata nell’esigente settore della lavorazione ad alta velocità di materiali quali alluminio, titanio, acciaio e compositi. L'azienda, fondata nel 1947 dal nonno dell'attuale proprietario e CEO David Modig, sviluppa e costruisce macchine CNC ad altissime prestazioni utilizzate da aziende aerospaziali in tutto il mondo, fra cui Airbus, Boeing, SAAB, Sikorsky e Volvo Aero. Tutte le macchine Modig sono rinomate per i loro livelli elevati di velocità e precisione, ma il modello a portale RigiMill definisce nuovi standard in questo ambito.

“Uno dei nostri obiettivi era sviluppare la prima macchina 2-in-1 in questa categoria, in altre parole una fresatrice per sgrossatura e finitura ad alta velocità,” spiega David Modig. “Il secondo obiettivo era che la RigiMill fosse la fresatrice più veloce del mondo." 

La rigidità come presupposto per la precisione ​

Questo obiettivo non era fine a sé stesso e lo scopo non era vincere una medaglia alle Olimpiadi. Racconta David Modig: “L'industria aeronautica sta letteralmente esplodendo e le aziende produttrici aumentano continuamente la loro capacità, pertanto volevamo fornire ai nostri clienti sistemi a portale con cicli di lavorazione ancora più brevi.” Per lavorare i componenti strutturali di un aeroplano serve anche precisione al massimo livello, pertanto la rigidità degli assi della macchina è importante quanto la velocità, forse di più. Il mandrino della RigiMill usa azionamenti gemelli sugli assi Y e Z con una precisione di posizionamento di 0,5 μm in entrambi i casi. I due motori elettrici operano in modalità master/slave. 

“Collaboriamo solo con i migliori fornitori" ​

La scelta degli azionamenti lineari per gli assi si è basata non solo sulle specifiche tecniche degli azionamenti, come spiega David Modig: “Collaboriamo solo con i migliori fornitori. In questo caso abbiamo cercato un fornitore di prestigio che offrisse unità di azionamento con la massima precisione e la passione per sostenere e promuovere sviluppi innovativi."

Partendo da questi criteri la scelta è caduta su NSK. Non è stata una sorpresa, perché tutti i precedenti modelli di centri di lavoro Modic erano equipaggiati con componenti NSK. In collaborazione con il distributore autorizzato svedese Acumo, gli esperti di NSK a Ratingen hanno configurato due unità di azionamento tenendo conto di fattori quali coppia, velocità, forze di accelerazione degli assi e temperature generate negli azionamenti del mandrino durante la lavorazione ad alta velocità.

Viti a ricircolazione di sfere per lavorazione ad alta velocità​

In queste condizioni, la soluzione ottimale è stata individuata nelle viti a ricircolazione di sfere serie HMD con raffreddamento della chiocciola. La serie HMD è progettata esclusivamente per applicazioni di lavorazione ad alta velocità, con spostamenti fino a 120 m/min. Grazie a un sistema di ricircolazione di nuova concezione è stato possibile aumentare il coefficiente di velocità d x n a 160.000. 

Più precisione con il raffreddamento della chiocciola​

Raffreddando l'azionamento lineare attraverso la chiocciola (esattamente nel punto in cui si genera il calore), si protegge il componente da aumenti di temperatura che potrebbero compromettere la precisione della lavorazione.

Per sviluppare questo azionamento lineare con raffreddamento ottimizzato, NSK ha dovuto superare diverse problematiche di progettazione. Ad esempio, gli esperti dell'Azienda dovevano risolvere un problema causato dal raffreddamento, che induceva una contrazione del materiale nel corpo della chiocciola e influiva sul precarico della vite a ricircolazione di sfere. Dopo test approfonditi, i progettisti di NSK hanno realizzato un sistema di raffreddamento grazie al quale il livello di precarico non viene influenzato dal raffreddamento in qualsiasi fase dell'esercizio. 

Tutto da un unico fornitore: viti a ricircolazione di sfere, cuscinetti e guide a rulli​

Le viti a ricircolazione di sfere con raffreddamento della chiocciola serie HMD vengono utilizzate sugli assi Y e Z del centro RigiMill. L'asse Y ha una corsa di 1560 mm, l'asse Z 900 mm.

Le viti a ricircolazione di sfere HMD sono dotate di cuscinetti a sfere a contatto obliquo per carichi assiali della serie BSBD di NSK, sviluppati appositamente per questo tipo di applicazione. La configurazione a doppia corona di questi cuscinetti, con un angolo di contatto di 60°, è in grado di sostenere carichi assiali elevati in entrambe le direzioni. Al tempo stesso i cuscinetti garantiscono la rigidezza e la precisione richieste dalle moderne macchine di precisione.

La soluzione di NSK è completata dalle guide a rulli RA sugli assi principali del RigiMill. Anche le guide si contraddistinguono per l'estrema rigidezza alla massima capacità di carico e creano condizioni ideali per il movimento fluido degli assi del mandrino, con vibrazioni ridotte nonostante le velocità e le forze elevate generate dalla lavorazione Il contatto lineare ideale del rullo premette un movimento volvente puro senza strisciamento, riducendo l'attrito.

Soluzione completa straordinaria​

"I componenti di NSK e l'intero sistema di azionamento soddisfano i requisiti estremamente severi che imponiamo ai nostri fornitori," afferma David Modig. “Contribuiscono in modo rilevante affinché il centro RigiMill operi non solo con la massima precisione, ma anche a velocità estremamente elevate, che a loro volta riducono i tempi e i costi di lavorazione per ogni pezzo.”

RigiMill costituisce quindi una soluzione economica dal punto di vista del cliente, semplicemente perché può produrre più componenti aerospaziali strutturali in un determinato arco di tempo. Prendiamo ad esempio una costola d'ala il cui tempo di lavorazione è stato ridotto da 384 a 74 minuti. Inoltre, in fase di finitura, la macchina può raggiungere una qualità di superficie fino a 0,8 Ra. Le reazioni dei clienti nel settore aeronautico sono altrettanto positive. 

Dice David Modig: “Non abbiamo mai avuto riscontri così buoni sul lancio di una nuova serie. Fin da subito RigiMill si è ritagliato uno spazio nei piani di investimenti dei maggiori costruttori aeronautici e dei loro fornitori."

Il record mondiale stabilito durante una dimostrazione a un cliente nell'ottobre 2017 ha certamente contribuito a questo risultato. RigiMill ha asportato 16,4 litri di materiale in un solo minuto. Il mandrino girava a velocità fino a 30.000 giri/min azionato da un motore a 180 kW. Dopo aver stabilito questo incredibile record sono arrivati subito i primi ordini, che hanno spinto Modig ad aumentare la capacità produttiva per rispondere alle richieste delle maggiori case aeronautiche. Attualmente è in costruzione una nuova unità produttiva.

In qualità di fornitore di sistemi, NSK offre guide lineari, viti a ricircolazione di sfere e cuscinetti di superprecisione.
I nostri ingegneri esperti in applicazioni saranno lieti di consigliarvi durante la fase di progettazione per scegliere i componenti che miglioreranno l'efficienza energetica, la precisione e la velocità delle vostre macchine utensili, aumentando in tal modo la produttività delle macchine.

Velocità elevate, attività su più turni o con continui arresti e ripartenze, contaminazione elevata con sostanze abrasive, utilizzo di refrigeranti e lubrificanti, ampia gamma di materiali: i prodotti ad alta precisione di NSK si contraddistinguono per la precisione di finitura impareggiabile, anche in queste condizioni estreme. I componenti operano a velocità elevatissime, in modo estremamente affidabile e preciso, e sono molto silenziosi: in pratica, soddisfano tutti i requisiti per una qualità di lavorazione ottimale e un'elevata efficienza dei costi.

I nuovi materiali e i componenti brevettati da NSK, altamente resistenti all'usura, migliorano ulteriormente le prestazioni delle vostre macchine.

Le rettificatrici moderne, vengono impiegate per lavorare un'ampia gamma di pezzi, ad esempio per modelli cilindrici, per superfici, utensili e maschere. Queste macchine devono mantenere tolleranze e valori di rugosità molto precisi. Nel tempo, i lubrificanti e i refrigeranti utilizzati sono soggetti a contaminazione, con conseguente usura dei componenti della macchina (dovuta ad abrasione).

Le viti a ricircolazione di sfere Serie BSS, compatte e robuste, grazie all'innovativa tenuta X1 di NSK, assicurano movimenti con basso attrito, e i cuscinetti ACBB schermati per alte velocità garantiscono il funzionamento affidabile delle rettificatrici. Di conseguenza, gli intervalli di manutenzione possono essere allungati sensibilmente, riducendo i costi di manutenzione.

I torni richiedono componenti di movimentazione affidabili ad alta precisione per raggiungere la massima capacità di lavorazione senza tempi morti.

L'elevata rigidezza e l'alto coefficiente di carico delle guide lineari e dei cuscinetti di precisione di NSK assicurano una lunga durata e, di conseguenza, un incremento della produttività dei vostri torni.

Le macchine per elettroerosione per applicazioni ad alta precisione richiedono componenti meccanici estremamente precisi. Le viti a ricircolazione di sfere e i supporti di NSK, così come le guide lineari, contribuiscono a rendere sicuro il processo di elettroerosione e sono ideali per velocità di traslazione elevate. Con il loro design compatto sono la soluzione perfetta per garantire precisione in spazi ristretti.

La richiesta di una conversione sempre più efficiente dell'energia sta favorendo lo sviluppo di azionamenti elettromeccanici in diversi comparti industriali. Il processo di lavorazione dei metalli (stampaggio, deformazione e piegatura) incide in modo rilevante sulla progettazione dei componenti meccanici.
Guide lineari, viti a ricircolazione di sfere e cuscinetti stanno sostituendo gli azionamenti idraulici perché sono in grado di ottimizzare l’utilizzo della potenza fornita e contribuiscono a ridurre drasticamente il numero di assi di movimentazione. Le viti a ricircolazione di sfere con raffreddamento di NSK migliorano inoltre la dissipazione del calore.

I prodotti NSK sono ampliamente utilizzati in macchine laser, presse piegatrici e punzonatrici.

Il mandrino è il cuore di ogni macchina utensile, e il cuscinetto è il cuore del mandrino. Pertanto, il costruttore di mandrini deve poter fare affidamento sulla qualità e sulle prestazioni dei cuscinetti.

Le applicazioni per i portautensili motorizzati richiedono spesso Cuscinetti a Sfere a Contatto Obliquo con tenute. La Serie ACBB di NSK è lubrificata a vita per eliminare qualsiasi esigenza di manutenzione, un fattore essenziale in questo contesto.

I cuscinetti utilizzati nelle torrette portautensili devono resistere a carichi e temperature elevati, attività su più turni o con arresti/ripartenze continui. I cuscinetti a sfere a contatto obliquo di NSK sono la soluzione ideale per le torrette delle macchine utensili.

Una soluzione di Qualità Totale:
Cuscinetti per mandrini standard, cuscinetti a sfere a contatto obliquo NSKHPS, cuscinetti a rulli conici e cuscinetti a rulli cilindrici.