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In collaborazione con: Citizen Machinery Co., Ltd.

Un cambio sostanziale nel controllo dei trucioli

Il controllo dei trucioli è uno dei problemi da risolvere nell’uso delle piccole macchine di tornitura automatiche impiegate nella produzione di componenti per le automobili e nelle lavorazioni di precisione nella produzione di attrezzature mediche e dispositivi per l’osteoartrite. Se i trucioli non sono prodotti o gestiti in modo adeguato, possono incastrarsi e causare una riduzione della durata dell’utensile, danneggiare la superficie del prodotto e provocare perfino guasti al macchinario. In altre parole, il controllo dei trucioli è un fattore prioritario per migliorare la durata dell’utensile, assicurare un livello stabile di qualità, e ottimizzare l’efficienza operativa della macchina e può essere migliorato tramite vari accorgimenti come l’adozione di inserti con rompitruciolo e l’uso di refrigeranti ad alta pressione che rompono i trucioli agendo direttamente sul punto di contatto. Citizen Machinery ha adottato un approccio completamente nuovo per il controllo dei trucioli: la tecnologia di taglio oscillante a bassa frequenza.  Nell’autunno del 2013, Citizen Machinery ha sollevato grande interesse in patria e all’estero, presentando un macchinario che integrava questa tecnologia. Yoshimitsu Oita della divisione Vendite e Akira Sato della divisione Sviluppo di Mitsubishi Materials hanno incontrato Takaichi Nakaya e Kazuhiko Sannomiya presso la divisione Sviluppo macchinari di Citizen, per un’intervista sul concetto della tecnologia di taglio oscillante a bassa frequenza e sul suo futuro.

Taglio oscillante a bassa frequenza LFV*

L’esclusiva tecnologia di controllo di Citizen Machinery sincronizza l’oscillazione del servoasse e i giri dell’asse principale. La tecnologia LFV rompe i trucioli in piccoli pezzi e li rimuove durante l’operazione. Si risolvono così tutti i problemi causati dai trucioli accumulati durante la lavorazione di materiali difficili da tagliare e la foratura profonda. È la tipologia di lavorazione più avanzata e offre il vantaggio dell’applicabilità a una vasta gamma di materiali e geometrie di taglio.

Utilizzare la “lavorazione a vuoto” per frantumare completamente i trucioli

Oita (Mitsubishi Materials): Il controllo dei trucioli è un ostacolo importante, che i produttori di utensili devono superare. Il mio interesse nello sviluppo dei macchinari di Citizen è radicato proprio in questo problema.

Nakaya (Citizen Machinery): Il tutto è iniziato con una richiesta da parte del nostro cliente e con alcune proposte che prevedevano l’applicazione della tecnologia LFV. Eravamo ben consapevoli dell’esigenza di controllare i trucioli; l’esame della situazione ha suggerito l’idea che la LFV avrebbe potuto rappresentare una soluzione. Da ciò è nata la collaborazione su un progetto di sviluppo congiunto. 

Sato (Mitsubishi Materials): In generale, le macchine utensili non dovrebbero vibrare, vero?

Nakaya: Giusto. È importante che le macchine utensili non vibrino. Quando il cliente ci ha proposto una soluzione che implicava la tecnologia LFV, ho dubitato della possibilità di mantenere la precisione della lavorazione e della capacità del macchinario di sopportare la vibrazione. Tuttavia, avevo intuito il potenziale della tecnologia LFV, e ciò mi ha dato la fiducia necessaria per lavorare su questo sviluppo tecnico. 

Sato: Il problema principale con l’automazione dei siti di produzione è il controllo dei trucioli e il problema principale dei trucioli è nei danni che possono provocare agli utensili. Il controllo dei trucioli implica poi molti altri problemi quali la finitura ruvida della superficie, la riduzione della vita utensile e così via. 

Oita: La velocità operativa della macchina è un aspetto chiave della produttività (costo) nella lavorazione di componenti per la produzione di massa con torni automatici. Una volta che i trucioli restano intrappolati nella macchina, il flusso dei trucioli stessi cambia e ciò causa danni alla superficie. Nel peggiore dei casi, può causare un arresto della macchina. Poter rimuovere i trucioli in modo affidabile consente di assicurare la finitura delle superfici, di ridurre i problemi generici durante la lavorazione e di aumentare la produttività complessiva. Siamo entusiasti dei risultati ottenuti con la tecnologia LFV.

Nakaya: I processi di taglio sviluppati tramite la tecnologia LFV creano delle fasi di lavorazione a vuoto, che consentono di rompere e rimuovere i trucioli, prevenire l’aumento della temperatura del tagliente, incrementare la vita utensile.

I materiali difficili da tagliare cessano di essere “difficili”

Nel 2014, Citizen Machinery ha presentato la macchina VC03, un tornio a due assi con LFV. 
Quale è stato l’ostacolo principale durante lo sviluppo del VC03?

Nakaya: Le caratteristiche principali del tornio VC03 sono mostrate nella figura in basso a pagina 27. Il concetto di base nello sviluppo delle macchine utensili è “zero vibrazioni”. Per questo inizialmente è stato molto difficile accettare l’idea di provocare volutamente delle vibrazioni. Intendo dire che se la frequenza delle oscillazioni LFV si combina alla vibrazione di ciascun componente, la macchina stessa vibrerà, rendendo impossibile la lavorazione. Per questo motivo abbiamo proseguito con lo sviluppo tenendo sempre a mente questa problematica. Le oscillazioni LFV possono rompere completamente i trucioli riducendo, in condizioni specifiche, la resistenza al taglio, diminuendo la temperatura del tagliente e aumentando la durata dell’utensile. La tecnologia LFV si è dimostrata una soluzione innovativa per la produzione.

Sannomiya (Citizen Machinery): Per me il successo è raggiunto quando la tecnologia che abbiamo sviluppato risolve i problemi dei nostri clienti. È stato un piacere per noi vedere che la tecnologia LFV ha soddisfatto i nostri clienti e ha ricevuto importanti riconoscimenti da quando il prodotto è stato lanciato.

VC03 – Meccanismi per l’alta precisione

Struttura e banco con sistema di riscaldamento simmetrico, testa ad ala e serbatoio del refrigerante esterno sono le specifiche di base del VCO3, pensate per prevenire lo spostamento termico col passare del tempo e impedire che il calore di lavorazione giunga al corpo della macchina. Il motore integrato è provvisto di una funzione di raffreddamento forzato, è senza cinghia e resistente alle vibrazioni, e ciò agevola l’uniformità dei giri e un’eccellente accuratezza nella lavorazione. La combinazione di dispositivi periferici quali un alimentatore in-out e un caricatore a cavalletto ad alta velocità, con un tempo di servizio pari a soli 3,5 secondi può soddisfare una vasta gamma di automazioni di sistema.

Quali sono i prevedibili cambiamenti futuri nella produzione?

Nakaya: Nel 2013, Citizen Machinery ha fissato il “Ko No Ryosan”* “la personalizzazione di massa” come obiettivo aziendale. Consiste in una lavorazione innovativa che garantisca sia nella produzione di massa sia in quella di piccoli lotti una produttività più elevata assicurando al contempo lo stesso livello di efficienza . Secondo questo principio, nella stessa linea di produzione viene lavorata una vasta gamma di forme e materiali, e ciò richiede l’applicazione di un sistema di controllo dei trucioli unificato. Diventano quindi necessarie nuove tecnologie di lavorazione, come la LFV, che si possano utilizzare per materiali e applicazioni diversificate. 

Sannomiya: Il nostro obiettivo è quello di progredire ulteriormente fino al punto in cui i materiali difficili da lavorare non saranno più considerati difficili. LFV ha ridotto significativamente la lunghezza dei trucioli e ha consentito di ridurne l’intasamento, facilitandone la rimozione, anche con i materiali difficili da lavorare. La riduzione della lunghezza dei trucioli ha inoltre il vantaggio di agevolarne lo smaltimento e il riciclaggio, incentivando l’ecosostenibilità. 

Nakaya: La tecnologia LFV può cambiare significativamente il concetto di tecnologia di lavorazione. Sulla base del concetto di LFV, cambiano le geometrie e il design degli utensili; e non appena sarà possibile ridurre a zero l’intasamento dei trucioli, potrà anche aumentare la flessibilità del design. Il futuro è ricco di potenzialità. Abbiamo tante idee in fase di sviluppo, e anche i produttori di utensili saranno coinvolti nelle attività di ricerca e sviluppo.

Oita: Le innovazioni si realizzano quando è possibile per produttori macchine e produttori utensili esaminare insieme le geometrie e il design degli utensili, identificando così la combinazione ideale tra strategie di lavorazione e utensili. È questo che può cambiare sostanzialmente le strategie di lavorazione.

Nakaya: Nelle lavorazioni con macchine di grandi dimensioni, la sicurezza diventa un problema, ad esempio quando gli operatori rimuovono manualmente i trucioli, aprendo la macchina senza interrompere la lavorazione. Il loro intento è quello di prevenire i danni causati dai trucioli intasati, ma l’operazione è pericolosa. La tecnologia LFV, grazie all’eccellente controllo dei trucioli, agevola il funzionamento automatizzato dei macchinari, migliorando la sicurezza. La tecnologia LFV è stata introdotta con la serie VC03, ma la utilizzeremo in altre macchine, allargandone l’area di applicazione. 

Sato: Anche noi investiamo la nostra energia nello sviluppo di utensili basati sulle esigenze dei clienti, e miriamo a fornire metodi di lavorazione innovativi che siano preziosi per gli impianti di produzione di tutto il mondo. 

Oita: Mitsubishi Materials ha definito una squadra per lo sviluppo delle tecnologie innovative, con il contributo di giovani ingegneri con nuove idee. 

Sato: Se grazie alla tecnologia LFV l’evacuazione dei trucioli sarà effettuata dalla macchina, avremo più libertà nel design della geometria degli utensili che potranno avere una più ampia gamma di funzioni. Immagino possibile lo sviluppo di tutta una serie di utensili completamente nuovi, destinati esclusivamente al taglio LFV. Continueremo a sviluppare utensili innovativi, sempre al passo con i progressi della tecnologia e delle macchine.

*Ko No Ryosan (mass customization) è un marchio registrato di Citizen Holdings Co., Ltd.