Linea Spindle: un solo plurimandrino CNC per tutte le fasi di lavoro

La macchina deve integrare tutte le fasi: torniture, diamantatura, fresature, forature, sbavature ed eventuali ulteriori lavorazioni supplementari. Tutte queste lavorazioni differenti devono essere facilmente programmabili secondo cicli di lavoro variabili per ogni tipologia di sfera o di pezzo da produrre.
La macchina deve possedere caratteristiche di compattezza, accessibilità ed ergonomia superiori ad altre possibili alternative.
Inoltre la macchina deve essere adatta per lavorare diverse tipologie di materiali: ottone, bronzo senza piombo, alluminio, acciaio.
Un punto molto importante per il cliente, è il tempo di setup, in quanto la macchina deve poter produrre anche piccoli lotti di pezzi in modo competitivo.

Quindi, per far si che il tempo di setup non incida sui costi di produzione anche per piccole quantità di pezzi, è necessario che il tempo di setup sia il più breve possibile.

Il mercato offriva le seguenti soluzioni:

1. MULTIMANDRINO: il classico multimandrino da barra non era adatto, perché non può coprire la gamma dimensionale richiesta, da 20 a 80 mm e neppure rispondere alla richiesta di produrre differente tipologie di grezzi come barra, stampati, fusioni.
2. TRANSFER: La soluzione del transfer accoppiato a tornitrici esterne non si è dimostrata adeguata, in quanto non è possibile integrare in un’unica macchina le fasi di sgrossatura, diamantatura e lavorazioni accessorie.
   Il ciclo ottimale di lavorazione delle sfere richiede anzi una fase disgrossatura da realizzare a pezzo fisso, seguita da una tornitura e diamantatura a pezzo rotante e poi fasi di lavorazioni accessorie, nuovamente a pezzo fisso.
   Con una soluzione tipo TRANSFER, sarebbero quindi necessarie tre macchine indipendenti (transfer-tornitrice-transfer) che renderebbe l’impianto molto ingombrante, complesso da gestire, di difficile setup e non ergonomico.
   Inoltre la grande varietà di sfere e pezzi da produrre, con lotti minimi di produzione anche di poche migliaia di pezzi, non si adatta a macchine TRANSFER che hanno alti costi di attrezzature ed utensileria per ciascun modello di pezzi da produrre e tempi di attrezzaggio molto elevati, non adatti quindi a produzioni di pezzi in piccole serie.
3. LA MACCHINA “SALA” TRADIZIONALE: anch’essa non può soddisfare tutte le esigenze del cliente in quanto la soluzione “SALA FLEXIBALL” ormai consolidata da molti anni per la produzione di sfere in ottone, presenta in questo caso i seguenti limiti:

1. Flexiball ha una capacità produttiva eccessiva rispetto alla necessità del cliente, specialmente nel caso di produzione di lotti molto limitati.
2. È necessario ampliare la gamma dimensionale di pezzi lavorabili
3. Flexiball non è adatta per lavorare materiali come alluminio o acciaio con necessità di impianto per refrigerante emulsionato.
4. La richiesta di lavorazioni accessorie multiple molto numerose e differenti (forature, fresature, smussature, scarichi) avrebbe comportato un eccessivo numero di stazioni di lavoro, con grande ingombro della macchina tipo FLEXIBALL e conseguente incremento del tempo di setup.

LO STUDIO
Sala ha quindi sviluppato uno studio particolare per risolvere il problema del cliente, sfruttando il proprio know how e la propria esperienza anche per settori diversi da quello delle sfere per valvole.
Per soddisfare l’insieme delle esigenze si è partiti dalla necessità primaria di ottenere una produzione flessibile di pezzi anche molto differenti fra loro.
L’impostazione della macchina tipo LINEA SPINDLE con mandrini portapezzo dotati di assi di movimento controllati da CNC e possibilità di scambio diretto dei pezzi da mandrino a mandrino, si è dimostrata la soluzione più adeguata.
In questo modo due mandrini ed una serie di portautensili ed utensili standard potrebbero essere sufficienti per eseguire tutte le lavorazioni richieste, tramite una programmazione CNC, semplice e flessibile.
Le lavorazioni accessorie sono però numerose e gravose. Si è pensato quindi di aggiungere una terza unità mandrino tipo linea per eseguire le lavorazioni accessorie a pezzo fisso in parallelo alle fasi di tornitura interna, esterna e diamantatura, con notevole beneficio e riduzione del tempo ciclo.
INTERFACCIA: è stato inoltre sviluppato un apposito studio per disporre di un’interfaccia molto evoluto ed intuitivo al fine di consentire una rapida programmazione dei cicli per sfere di tipologia e gamma dimensionale differente.
L’utilizzo di portautensili con cambio rapido, presettabili fuori macchina, ha completato il risultato di un sistema flessibile che in meno di 30 min. consente di passare da un tipo di pezzo prodotto ad un altro.

SOLUZIONE FINALE
Un centro di tornitura lineare, con cicli di lavoro controllati da CNC e programmabili da interfaccia.

• Numero totale assi controllati da CNC: 15 assi, per la gestione di N. 3 gruppi mandrino + n°4 unità operatrici indipendenti.
• Interfaccia utente rapido ed intuitivo.

RISULTATI OTTENUTI
Tutte le richieste del cliente sono state soddisfatte:

1. Gamma dimensionale delle sfere lavorabili: da Diametro esterno 20 mm fino a 80 mm
2. Tipologia di sfere: 2 vie, 3 vie, con fresature passanti, forature trasversali fuori centro con posizione programmabile, sbavature delle fresature e forature trasversali, tornitura interna con asportazione supplementare, possibilità di filettature interne esterne.
3. Possibilità di produrre sfere partendo da grezzo di fusione oppure da stampato o spezzone di barra piena o forata.
4. Possibilità di produrre anche pezzi torniti diversi da forme sferiche.
5. Possibilità di attivare sistema di refrigerante utensili con emulsionante.
6. Possibilità di lavorare materiali differenti: ottone, alluminio, bronzo, acciaio.
7. Macchina compatta, con riduzione del 50% dell’area occupata, rispetto a soluzioni alternative tradizionali (Transfer più macchine di tornitura e diamantatura sferica)
8. Massima ergonomia, grazie all’impostazione di mandrini verticaliì disposti in linea, impostazione che garantisce altresì una facile accessibilità per setup e regolazioni utensili.
9. Automazione completamente integrata, con carico automatico di grezzi ed accumulo di sfere finite su nastro o con palettizzazione delle singole sfere in vassoi di stoccaggio.
10. Tempo di Set up estremamente ridotto, grazie allo sviluppo di un'interfaccia utente intuitiva ed all’utilizzo di utensili presettati fuori macchina.
    Il tempo di set up per il passaggio dalla produzione di un modello di sfera ad un altro è di 25 min, garantendo così l’economicità nella produzione anche di lotti molto piccoli.
    È quindi possibile produrre il minimo lotto di pezzi necessari quando richiesti, riducendo il peso del magazzino.
11. La Qualità: Sala ha garantito anche per la macchina T2S LINEA il risultato di elevati standard di qualità sul prodotto finito, ottenendo tolleranze dimensionali e grado di finitura superficiale significativamente migliori rispetto ai limiti richiesti.
    Un sistema evoluto per il costante controllo dell’usura e rottura utensili durante il ciclo automatico contribuisce a garantire la qualità del prodotto finito, anche con produzione non presidiata.
12. l’efficienza produttiva: l’impostazione della macchina con mandrini mobili su 3 assi consente di ottenere l’automazione di carico scarico semplicemente attraverso i movimenti dei mandrini stessi su assi CNC controllati. In questo modo il sistema di automazione risulta semplificato, con positivi effetti anche sull’efficienza della macchina, che risulta estremamente elevata e consente una produzione non presidiata.