La tornitura di pezzi duri offre ai produttori la possibilità di sostituire costosi processi di rettifica, ridurre i tempi di ciclo e migliorare la produttività della lavorazione. Tuttavia, come per molte tecniche di lavorazione avanzate, il successo dipende dal superamento di una serie di sfide specifiche. Ralph Löwenau, Product Solution Specialist Turning presso Sandvik Coromant, azienda esperta in soluzioni per il taglio dei metalli e la produzione, esplora gli ostacoli che i produttori devono affrontare nella tornitura di pezzi duri e come questi possano essere trasformati in opportunità per una maggiore efficienza e redditività.
La tornitura di pezzi duri si riferisce generalmente alla lavorazione di pezzi con una durezza superiore a 45 sulla scala di durezza Rockwell (HRC). Per contestualizzare, l'acciaio dolce ha una durezza compresa tra 10 e 20 HRC, mentre i pezzi in acciaio temprato utilizzati nell'industria automobilistica e aerospaziale possono avere una durezza compresa tra 45 e 70 HRC.
La tornitura di pezzi duri è resa possibile grazie a materiali super duri per utensili da taglio come il nitruro di boro cubico (CBN) e le ceramiche avanzate. Questi materiali sono secondi solo al diamante in termini di durezza, il che significa che possono resistere alle forze e alle temperature estreme generate durante il taglio di materiali come l'acciaio temprato.
A differenza degli inserti in carburo convenzionali, che in queste condizioni si consumerebbero quasi istantaneamente, i gradi CBN mantengono la resistenza del tagliente e resistono sia all'usura abrasiva che agli shock termici. Inoltre, gli inserti sono progettati con preparazioni e rivestimenti speciali dei taglienti che aiutano a gestire il calore, ridurre le scheggiature e garantire una durata costante dell'utensile. Tuttavia, anche con i migliori utensili a disposizione, la tornitura di pezzi duri presenta ancora delle difficoltà.
Esplorare le sfide comuni
L'estrema durezza dei pezzi può accelerare l'usura degli inserti e, se gli utensili non vengono selezionati con cura o se i parametri di processo non vengono ottimizzati, possono verificarsi scheggiature e rotture dei bordi. Il raggiungimento della finitura superficiale e delle tolleranze dimensionali richieste pone ulteriori esigenze in termini di configurazione della macchina, stabilità del portautensili e dati di taglio.
La tornitura di pezzi duri può essere un ottimo sostituto della rettifica, in quanto è in grado di fornire una qualità comparabile riducendo i tempi di ciclo. Tuttavia, molti operatori considerano la rettifica come il punto di riferimento per la finitura superficiale ed è importante ottenere una qualità comparabile quando si sceglie un metodo alternativo.
L'elevata durezza comporta un aumento delle forze di taglio e un notevole calore nella zona di taglio. Ciò può spingere la temperatura degli inserti oltre i 1000 °C, con il rischio di criccature termiche, usura accelerata del cratere o persino deformazione del pezzo. Senza il giusto materiale per gli inserti e condizioni di taglio ottimizzate, questo calore aggiuntivo può degradare le prestazioni dell'utensile e compromettere la stabilità dimensionale.
Cogliere le opportunità
Per superare queste sfide e avere successo nella tornitura di pezzi duri, i produttori dovrebbero considerare la scelta degli utensili e la pianificazione dei processi come investimenti strategici. I gradi CBN sono la scelta migliore per la tornitura di pezzi duri, con molti gradi moderni che presentano preparazioni dei bordi ottimizzate che offrono sia resistenza all'usura che sicurezza dei bordi, consentendo una maggiore stabilità e una maggiore produttività.
Esistono due preparazioni tipiche per gli inserti CBN: tipo S e tipo T. Gli inserti di tipo S hanno la migliore resistenza della linea del tagliente e sono resistenti alle micro-scheggiature per una qualità della superficie più uniforme. I tipi T sono ideali per finiture superficiali con tagli continui e riducono al minimo la formazione di bave nei tagli interrotti.
Per migliorare ulteriormente la qualità del pezzo, è altrettanto fondamentale l'ottimizzazione del processo. I produttori dovrebbero pensare alla loro strategia di tornitura dura fin dall'inizio, anche prima che i materiali siano effettivamente temprati. Quando sono in fase morbida, prima di essere sottoposti a trattamento termico, l'aggiunta di piccoli bordi angolati per rimuovere gli spigoli vivi (nota come smussatura) e la lavorazione di transizioni arrotondate invece di spigoli vivi (nota anche come produzione di raggi) può aiutare a prevenire imperfezioni che potrebbero essere trasferite al processo di tempra, dove sarebbero poi più difficili da eliminare.
Quando si esegue la tornitura di parti dure, si raccomanda di non far uscire bruscamente l'utensile quando entra o esce dai tagli. Al contrario, entrare e uscire dal taglio in modo fluido aiuta a prevenire concentrazioni di stress e danni ai bordi che possono compromettere sia la durata dell'utensile che la qualità dei componenti.
La tornitura di parti dure è una strategia di lavorazione preziosa quando i produttori cercano di migliorare l'efficienza produttiva e semplificare i loro processi. Tuttavia, non è priva di complessità. La scelta degli inserti giusti, la stabilità della macchina e un'attenta pianificazione del processo sono tutti fattori fondamentali per il successo della tornitura. Seguire la guida di esperti e sfruttare al meglio le soluzioni di utensili avanzate può aiutare i produttori a ottenere una qualità pari a quella della rettifica con tempi di ciclo più brevi e costi inferiori.
Automazione intelligente integrata: a sps italia bonfiglioli presenta il suo ecosistema meccatronico
A SPS Italia, l’evento più importante per l’industria intelligente, digitale e sostenibile, Bonfiglioli ha presentato il suo ecosistema meccatronico che integra motoriduttori, inverter, condition monitoring, manutenzione predittiva e strumenti software avanzati per l’automazione. Sotto i riflettori, la famiglia di drive Axia, le soluzioni dedicate agli shuttle, AGV e AMR, la suite del Bonfiglioli Automation Manager e i sistemi meccatronici per nastri trasportatori, pallettizzatori, sistemi flow pack, sollevatori compatti da magazzino e applicazioni material handling. La famiglia Axia: azionamenti intelligenti per un’automazione ancora più smartPresentazione ufficiale a SPS Italia della nuova famiglia di drive Axia che comprende AxiaVert e AxiaAgile. Il primo si rivolge a sistemi complessi ad alte prestazioni e presenta un’architettura modulare, numerose opzioni di sicurezza funzionale e avanzate funzionalità di motion control. Il secondo rappresenta un’alternativa compatta e dai costi contenuti per applicazioni di uso generale. Sviluppato su un concept di varianti, AxiaAgile è progettato per soddisfare diverse esigenze applicative grazie alle configurazioni dedicate che semplificano la scelta del prodotto e riducono i tempi di progettazione. A SPS Italia, AxiaVert e AxiaAgile sono stati presentati sotto forma di demo, abbinati a tre diversi motoriduttori. Grande attenzione è stata dedicata alle varianti di sicurezza funzionale integrate di AxiaVert: Basic, Standard and Motion Safety, che garantiscono la flessibilità necessaria per adattarsi a differenti scenari applicativi. Un plus che permette di ottimizzare le architetture di sicurezza, ridurre l’ingombro ed eliminare l’esigenza di installare componenti di sicurezza esterni, garantendo al contempo un funzionamento sicuro e controllato di diversi movimenti. Bonfiglioli mette a disposizione tutte le principali funzioni di sicurezza richieste dal mercato, tra cui STO, SS1, SBC, SLS, SLP e SOS. Le funzioni di sicurezza di AxiaVert consentono di ottenere una maggiore operatività con monitoraggio continuo, in conformità con gli standard di settore. Inoltre, AxiaVert supporta l’integrazione della comunicazione FsoE che riduce significativamente i costi di manodopera e cablaggio veicolando tutte le comunicazioni di sicurezza tra l’inverter e il PLC, tramite bus di campo. Soluzioni di movimento ad alta precisione per la robotica mobileNell’ambito delle applicazioni di robotica mobile Bonfiglioli ha presentato due versioni customizzate della piattaforma BlueRoll, la soluzione sviluppata specificamente per shuttle, AGV e AMR. BlueRoll è disponibile in tre configurazioni – Basic, Advanced e Compact – e grazie alla sua struttura modulare e alla possibilità di personalizzazione completa, riduce la complessità garantendo al contempo posizionamento accurato, massima densità di potenza ed efficienza energetica. Ogni configurazione è pensata per adattarsi perfettamente alle esigenze specifiche dell’applicazione ed è disponibile con un singolo componente (servomotore o riduttore planetario di precisione) oppure con motoriduttore integrato. A SPS Italia BlueRoll era presente con un servo motoriduttore planetario di precisione a bassa tensione, compatibile con azionamenti elettronici alimentati a batteria da 24 o 48 volt, rivelandosi così la soluzione ideale per un’installazione e un retrofit semplificati. Sistemi meccatronici avanzati per un’intralogistica intelligenteA SPS Italia, Bonfiglioli ha destinato un’area specifica al settore di logistica e intralogistica, presentando una serie di sistemi meccatronici. Per i pallettizzatori, i processi flow pack e i sollevatori compatti da magazzino, il prodotto più adatto è il servomotore sincrono della serie BMD. Qui presentato in tre diverse soluzioni, era abbinato a tre diversi riduttori - il riduttore planetario di precisione della serie TQ, il motoriduttore ortogonale della serie A e il motoriduttore modulare pendolare della serie F – e all’inverter AxiaVert. Per i processi di intralogistica, nello specifico, nastri trasportatori, la soluzione presentata a SPS combina il riduttore coassiale EVOX CP con un motore MXN modulare, affidabile e ad alta efficienza energetica, e il drive AxiaVert. Infine, per gli smart conveyor, era presente in fiera un motoriduttore ortogonale della serie A abbinato a un motore sincrono a riluttanza BSR e a un inverter decentralizzato DGM sensorizzato. Selcom: soluzioni elettroniche e meccatroniche avanzate per applicazioni industrialiParte del Gruppo Bonfiglioli, Selcom ha presentato le sue soluzioni elettroniche customizzate e un’ampia gamma di prodotti meccatronici e sistemi integrati ad alte prestazioni, espressione del suo impegno verso standard elevati e progettazione personalizzata. Tra i prodotti in evidenza: PLC, sensori, display TFT con funzionalità touch, DC-DC converter per applicazioni alimentate a batteria, inverter e un generatore di saldatura a induzione, tutti esempi della versatilità di Selcom e del suo approccio orientato al cliente. Sotto i riflettori il nuovo PC industriale con sette porte Ethernet GBIT, in grado di gestire fino a sei reti diverse, oltre a una porta dedicata al commissioning. Grazie alle quattro porte USB e alla porta per display, il sistema garantisce eccellenti connettività e flessibilità, a dimostrazione dell’impegno di Selcom verso l’innovazione e l’integrazione avanzata. Una piattaforma IIoT integrata per il Condition Monitoring e la Manutenzione PredittivaBonfiglioli affronta le principali sfide riguardanti i macchinari industriali, quali i tempi di fermo macchina e gli elevati costi di manutenzione, fornendo la piattaforma IIoT che include Condition Monitoring e Predictive Maintenance. La piattaforma IoT utilizza sensori dedicati per monitorare motori e riduttori, tramite la raccolta di dati importanti su prestazioni e consumi energetici. I sensori combinano le funzioni di accelerometro, magnetometro e rilevamento della temperatura, e trasmettono i dati esterni via tecnologia wireless. Abbinati a un motore elettrico asincrono MXN e a un riduttore coassiale della piattaforma EVOX CP, questi componenti sono garanzia di elevata efficienza e flessibilità. Un ecosistema informatico completo per l’automazione efficiente Uno dei protagonisti di SPS è stato l’Automation Manager di Bonfiglioli, una suite di software che integra tutti gli strumenti digitali in un unico ecosistema, garantendo la piena integrazione all’interno del portafoglio prodotti e lungo tutte le fasi del ciclo di vita della macchina. Automation Manager comprende due macroaree: gli Electronic Management Tools e i Software Tools. La suite Electronic Management supporta la messa in servizio, il monitoraggio e la diagnostica. Include l’AxiaManager, dedicato alla configurazione e gestione degli inverter Axia, che consente agli utenti di semplificare la parametrizzazione, monitorare le prestazioni ed effettuare la diagnostica durante il funzionamento. Nell’Electronic Management è presente anche l’IoT Manager che sovrintende alla gestione dell’architettura IoT aziendale e permette di configurare dispositivi connessi, aggiornare il firmware, monitorare i dati di campo e gestire i parametri del sistema. A completamento dell’offerta, i Software Tools sono progettati per supportare il cliente nella selezione e ottimizzazione dei componenti Bonfiglioli. Questi strumenti includono lo Smart Sizer che aiuta le aziende a identificare i componenti più adatti alle applicazioni specifiche, partendo dai parametri di base, quali carico, velocità e ciclo operativo, e l’e-shop che semplifica il percorso del cliente nella configurazione del prodotto. Smart Sizer ingloba anche l’Efficiency Tool che confronta le prestazioni energetiche di diverse combinazioni motore-azionamento, quantificando consumi, perdite ed efficienza. Grazie all’Automation Manager tutti i prodotti e software Bonfiglioli comunicano tra loro all’interno di un ecosistema unificato, garantendo un’esperienza utente semplificata e ottimizzata, dal dimensionamento iniziale al monitoraggio continuo. Il Gruppo BonfiglioliBonfiglioli progetta, produce e distribuisce una vasta gamma di motoriduttori, motori elettrici, riduttori epicicloidali e inverter, capaci di soddisfare le esigenze più complesse nei settori dell'automazione industriale, delle macchine mobili e dell'energia rinnovabile. Il Gruppo offre soluzioni complete in grado di servire più industrie e applicazioni di qualunque altro produttore di riduttori ed è leader di mercato in numerosi settori; le tre aree di business - Industry & Automation Solutions, Mobility & Wind Industries, Selcom Group - esprimono tutta l'esperienza e le competenze acquisite nel corso degli anni nei rispettivi settori di competenza. Fondata nel 1956, Bonfiglioli opera in 80 Paesi con 23 siti commerciali, 17 siti produttivi, un’ampia rete di distribuzione che comprende oltre 550 partner, e può contare su oltre 5.000 professionisti in tutto il mondo. Eccellenza, innovazione e sostenibilità sono i driver che guidano la crescita di Bonfiglioli come azienda e come team e rappresentano la garanzia della qualità dei prodotti e dei servizi offerti ai propri clienti.
Certificazione di industriale.it