CENTRI DI LAVORO NO LIMITS!

SOLUZIONI PRODUTTIVE SEMPRE PIÙ VERSATILI E ALTAMENTE PRODUTTIVE, CONFIGURABILI ED AFFIDABILI, IN GRADO DI ASSICURARE LAVORAZIONI ANCORA PIÙ EFFICIENTI, PRECISE E FLESSIBILI CON IL GIUSTO RAPPORTO QUALITÀ-PREZZO

L’inarrestabile trend verso una sempre maggiore complessità dei pezzi richiesti aumenta il fabbisogno di soluzioni di produzione estremamente versatili. I costruttori di macchine utensili sono quindi spinti verso la produzione di centri di lavoro completi, che consentano un’elevata produttività e permettano di rispondere efficacemente alle richieste del mercato.

Quando si parla di centri di lavorazione, in sostanza si fa riferimento a quelle macchine utensili che partendo da un blocco di metallo, attraverso le operazioni di fresatura, tornitura e foratura realizzano un pezzo dalla forma complessa.

I centri di lavoro, identificati con la sigla MC, dall’inglese Machining Center, sono macchine CNC multiasse dedicate alla lavorazione completa di svariati componenti che possono tornire o fresare e forare, cambiando gli utensili automaticamente. Quindi si parla di una macchina utensile dotata di controllo numerico che riesce a eseguire più di un’operazione meccanica con un solo set-up su più di una superfice dello stesso pezzo di lavoro.

Con l’acronimo FMC - Flexible Manufacturing Cell, si intendono invece le celle di produzione flessibile, ovvero sistemi formati da centri di lavoro collegati da un trasporto dei pezzi automatico.

Per definizione, quindi, i centri di lavoro sono delle macchine multifunzionali che permettono con grande flessibilità di adempiere ad un elevato numero di operazioni meccaniche, quali ad esempio, fresatura, alesatura, filettatura e foratura, grazie alla possibilità di disporre di un elevato numero di utensili a magazzino.

In base alla configurazione, al numero di assi, alle dimensioni dell’area di lavoro, alla posizione del mandrino e degli optional presenti, abbiamo diverse tipologie di centri di lavoro. Tuttavia le due più importanti macro-categorie si caratterizzano per il posizionamento dell’asse del mandrino. In base ad esso, si distinguono centri di lavoro verticali e centri di lavoro orizzontali. In un MC orizzontale, il mandrino dell’utensile è montato orizzontalmente, cioè parallelamente al pavimento, mentre nei sistemi verticali il mandrino è in posizione verticale e il pezzo viene lavorato dall’alto, permettendo all’operatore di maneggiare agevolmente i pezzi. Entrambi hanno vantaggi e svantaggi. Tra i vantaggi, ad esempio, nel caso di quelli in cui il mandrino è orizzontale, è possibile effettuare tagli con un’inclinazione ridotta, in particolare sui lati del pezzo. Inoltre, questo modello è particolarmente adatto alla fresatura di scanalature e alla lavorazione di superfici piane così come alla lavorazione di pezzi di grandi dimensioni con geometrie complesse. È in grado di cambiare automaticamente il pezzo in lavorazione attraverso i pallet, un vantaggio in caso di produzione in serie. Nei centri di lavorazione orizzontali, i trucioli prodotti durante la lavorazione cadono spontaneamente dal tavolo e non devono essere soffiati o lavati via, come avviene nei centri verticali.

Nei centri di lavoro che dispongono di un mandrino verticale, invece, gli utensili eseguono il taglio sulla parte superiore del pezzo. Questa tipologia di macchine permette di lavorare su pezzi di grandi dimensioni e su tutti i lati senza l’intervento di un operatore.

Determinata la classificazione principale, occorre considerare altri fattori nella scelta di un centro di lavoro. È importante definire dimensionalmente quella che è l’area di lavoro o campo operativo, determinata dalle dimensioni della zona di operatività del mandrino in funzione degli assi di traslazione x,y e z. Le dimensioni degli assi influiscono infatti sulla dimensione max dei pezzi da lavorare e sul tipo di lavorazioni che si possono effettuare. Per quanto riguarda le caratteristiche dei modelli più richiesti dal mercato, oltre alla precisione, una delle tendenze più attuali è quella della compattezza delle macchine, per venire incontro alle esigenze dei clienti che richiedono superfici di installazione sempre più ridotte. Sono sempre di più gli operatori che richiedono un’estrema versatilità della macchina a fronte di un design salvaspazio, con un minor ingombro della stessa. Negli ultimi anni è cresciuta anche la richiesta di macchine a 5 assi, in grado di gestire grossi volumi di truciolo asportato, senza nessun compromesso in termini di precisione e di affidabilità. Una crescita che è dovuta alla necessità di lavorare pezzi meccanici anche complessi, riducendo al contempo al minimo il numero di riposizionamenti durante il ciclo di lavoro. Per realizzare pezzi con forme geometriche complesse, senza costosi tempi di arresto e di conversione, l’utensile da taglio deve essere mobile su cinque assi: sui tre assi lineari X, Y e Z e sui due assi di rotazione A e B che si spostano per interpolazione in modo simultaneo lungo tutta la superficie del pezzo.

Quando non si ha la necessità di eseguire più interpolazioni nello stesso momento è possibile utilizzare macchine dotate di funzionalità multi-asse con configurazioni 4+1 oppure 3+2 dove i movimenti degli assi rotanti si combinano per eseguire operazioni di fresatura lungo gli assi lineari.

La possibilità di eseguire operazioni così complesse rende i centri di lavorazione a 5 assi estremamente versatili e adatti per lavorazioni nel settore aerospaziale, dell’automotive, in quello sportivo e medicale per realizzare protesi per articolazioni umane.

Il principale vantaggio legato all’utilizzo di centri di lavoro 5 assi è rappresentato dalla possibilità di lavorare pezzi con superfici complesse sfruttando un unico programma CNC e un solo set-up di macchina senza la necessità di dover riposizionare il pezzo più volte.

Tempi di elaborazione minori e cicli di lavoro ridotti si traducono, all’atto pratico, nell’incremento del livello di produttività.

Con l’avvento di Industry 4.0 e lo sviluppo dell’Internet of Things (IoT), i centri di lavoro si sono adattati alle esigenze di una produzione connessa, sono diventati sempre più sofisticati e, ormai, dotati di sensori (di velocità, di temperatura, ecc.) in grado di trasmettere in real time i dati raccolti, sulla base dei quali elaborare informazioni utili per migliorare la produzione e ridurre il rischio di guasti e fermi macchina, attraverso una manutenzione di tipo predittivo. Ulteriori vantaggi derivano anche dalla possibilità di controllare le lavorazioni da remoto così come di usufruire di segnali di allerta, 24 ore su 24 e 7 giorni su 7, in caso di problemi.

La crescente attenzione verso processi di produzione più sostenibili ed ecologici, sia in termini di energetici che di materie prime, negli anni più recenti, ha indirizzato la produzione su centri di lavorazione che consumano meno energia e hanno un minore impatto ambientale, favorendo le tecnologie per il recupero dell’energia delle macchine. In alcuni modelli, la velocità dell’utensile, così come le vibrazioni e il calore generati dalla macchina, vengono sfruttati come fonti di energia per alimentare i sensori, evitando sprechi di natura energetica. Da ultimo, ma non meno importante, è lo sviluppo dei centri di lavorazione ibridi che, oggi, devono il loro nome non solo al fatto che combinano sia tornitura che fresatura, ma anche, in certi casi, anche la lavorazione e la stampa 3D (produzione additiva) in una sola macchina.

Le macchine utensili ibride aiutano a ridurre i cicli di produzione e ad aumentare l’efficienza produttiva. Offrono anche la possibilità di creare pezzi con forme che nessun’altra macchina sarebbe in grado di realizzare. E, naturalmente, poiché sono in grado di effettuare il lavoro di più macchine, rappresentano anche una soluzione salvaspazio.

Tutte queste caratteristiche sono importanti e vanno considerate nella scelta del centro di lavoro: in funzione del tipo di produzione e delle lavorazioni necessarie, occorrerà indirizzare la propria ricerca verso l’esatta tipologia di centro di lavoro in grado di soddisfare non solo le proprie esigenze ma di adattarsi velocemente alle mutevoli richieste del mercato. 