La macchina di febbraio
Rigida
e versatile
g di Michele Rossi
Per circuiti di raffreddamento
Al top della foratura
profonda
La tecnologia della foratura profonda per
la lavorazione di circuiti di raffreddamento
in stampi complessi ha avuto uno sviluppo
evolutivo fino a poco tempo fa impensabile
in termini di efficienza e di produttività.
La ripresa sta coinvolgendo anche il settore
degli stampi, ma si deve confrontare oggi,
come del resto tutti i comparti,
con una concorrenza di portata globale
e sempre più agguerrita. Per “cavalcare”
la competizione, il settore degli stampi può oggi
contare sulla disponibilità di nuovi
e più potenti mezzi produttivi, in grado
di rilanciare la convenienza tecnico-economica
di una produzione stampistica europea
tradizionalmente pregiata
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febbraio 2007
Stampi
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La macchina di febbraio
Rigida
e versatile
Fig 1 - Le foratrici BB sono uniche perché
dispongono di un montante gantry
che consente, tra l’altro, di impiegare
le nuove punte a cannone con inserti
Una nuova generazione
di foratrici
Il nuovo centro di foratura profonda e lavorazioni complementari MF1200BBLL prodotto
dalla I.M.S.A. di Barzago (Lecco) è l’ultimo nato della serie BB di centri di lavoro sino a 9 assi con montante gantry verticale realizzati appositamente per la foratura e la lavorazione di
stampi con circuiti di raffreddamento complessi. Il centro di foratura profonda MF1200BBLL
costituisce la taglia intermedia fra i modelli
MF1000BB, con corsa orizzontale 1.250 mm
e MF1500BB, con corsa orizzontale 3.250
mm. Il modello MF1200BBLL ha infatti una
corsa di foratura in ciclo unico di 1200 mm e
una corsa orizzontale di 2.200 mm. La sua
struttura è in grado di alloggiare, su una apposita tavola porta pezzo automatica rotante,
stampi fino a 2.700 mm di diametro, per un
peso fino a 12.000 kg in rotazione. Grazie a
una unità di lavorazione inclinabile fino a ±20°
MF1200BBLL è in grado di realizzare forature
a doppia inclinazione. La compensazione trigonometrica degli assi è calcolata a CNC per
mezzo delle funzioni dedicate IMSA. Tutte le
operazioni di preparazione e completamento
dei fori, come spianature, lamature, filettature
ecc., sono eseguite con un mandrino di fresatura posto sulla stessa unità di lavoro ma su
asse indipendente da quello di foratura profonda. Un magazzino a 20 posizioni accoglie gli
utensili ISO 40 per la testa di fresatura.
Un esclusivo portale verticale
per il montante
Tutta la famiglia di macchine BB è stata sviluppata per la massima rigidità. Alla ottimizza-
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zione progettuale ha fortemente contribuito
l’ampio ricorso ai sofisticati sistemi CAD e di
analisi a elementi finiti (FEM). “La rigidità del
centro di foratura profonda MF1200BBLL –
spiega l’ing. Luca Picciolo, responsabile
commerciale – è assicurata, in ogni posizione, oltre che dalla struttura a portale verticale del montante anche dal bloccaggio idraulico della tavola. La nostra tecnologia di
macchine si è molto evoluta rispetto alle prime realizzazioni con configurazione a montante mobile guidato solo inferiormente. Tale
struttura infatti può produrre delle flessioni
all’estremità alta del montante. Le macchine
BB sono uniche sul mercato delle macchine
foratrici in particolare grazie al montante
gantry, un portale verticale in grado di sopportare in modo 4 volte migliore rispetto al
montante mobile il momento flettente che si
genera sulla colonna dietro la spinta dell’utensile di foratura. La rigidità ottenibile è 16
volte superiore. È grazie a questa struttura
che le macchine IMSA della serie BB possono impiegare le nuove punte a cannone con
inserti. MF1200BBLL, così come tutte le ultime IMSA, è stata espressamente sviluppata
attorno a questo nuovo tipo di utensile.“ La
capacità di sviluppare macchine molto più rigide, più potenti, meglio controllate, dotate
di sistemi di raffreddamento molto efficienti,
ha consentito alla IMSA di ottenere velocità
di avanzamento molto più elevate, una qualità superiore e un minore tempo di set up
macchina. Con i nuovi utensili a inserti le velocità di avanzamento possibili sono infatti
passate dai 20-25 m/min ai 100-120
mm/min su acciaio 2311 “con una qualità di
foro lucido, non ottenibile in precedenza.
Oggi riteniamo di essere tra i pochi produttori a poter utilizzare punte a cannone a inserti
e alcuni nostri clienti forano addirittura a valori intorno ai 140/150 mm/min su acciaio
2311. Certo a questa velocità la punta, per
sua stessa natura, tende a deviare, ma
5 PUNTI DI FORZA
DELLA MF1000BBLL
1. GRANDE VERSATILITÀ
DI UTILIZZO
Montante mobile
Gantry verticale
F
RB=F/2
Stato di sforzo
4 volte inferiore
F
Rigidità
16 volte
superiore
RA=F
Montante flettente
Mfmax = F·y
Flessione
RA=F/2
Montante flettente
Mfmax = F · y = F·y
2 2
4
Flessione
3
fmax = F · y
3EI
3
fmax = F · y
48 E I
Fig 2 - Il gantry verticale rispetto al montante mobile è in grado di sopportare in modo 4 volte migliore il
momento flettente che si genera sulla colonna dietro la spinta dell’utensile di foratura. La rigidità complessiva
è quindi 16 volte superiore
quando la velocità è più importante di una
perfetta rettilineità il cliente sa di potere raggiungere risultati di questo ordine di grandezza.” I vantaggi delle punte a inserti non si
misurano però soltanto in termini di velocità
di avanzamento. Infatti questa soluzione è
molto più versatile e consente di abbreviare
ulteriormente i tempi ciclo, perché in presenza di usura è sufficiente cambiare l’inserto in
macchina senza necessità di cambiare tutta
la punta. Anche la gestione del truciolo risulta migliorata.
Lavorazioni complesse
anche in turni non presidiati
Il centro MF1200BBLL può essere equipaggiato con tavole rotanti di varie grandezze,
di progettazione e costruzione IMSA, che
presentano prerogative specifiche per la foratura profonda. “Caratteristica fondamentale delle tavole girevoli per foratrici – commenta Luca Picciolo – non è la velocità di
rotazione, come normalmente accade in
fresatura, ma la capacità di reagire al momento torcente generato dalla spinta dell’utensile nelle due posizioni estreme di corsa
orizzontale. Le nostre tavole di nuova generazione al raggiungimento della posizione
voluta vengono bloccate per mezzo di un
freno a disco dotato di due pinze flottanti
perimetrali, che assicurano la stabilità di posizionamento nel corso di tutta la foratura.
Elevati standard di precisione di posizionamento sono assicurati inoltre dall’encoder
perimetrale che, lavorando su una puleggia
che ha un rapporto di trasmissione molto
La MF1200BBLL dispone di 8 assi controllati
a CNC, le lavorazioni in singola e
doppia inclinazione sono facilitate dalle
apposite funzioni IMSA di
trasformazione trigonometrica delle
coordinate.
2. PASSAGGIO FORATURA/
FRESATURA SENZA
L’INTERVENTO DELL’OPERATORE
Le operazioni complementari ai fori,
come lamature, filettature, forature con
punte elicoidali, sono eseguite con
mandrino ISO 40 su asse indipendente.
Tutti questi passaggi tra foratura e
fresatura vengono eseguiti
comodamente adoperando i 2 mandrini
di cui la MF1200BBLL è dotata. Il
passaggio tra foratura e fresatura e
viceversa comporta la sola
commutazione elettronica dell’asse
(tempo impiegato: 8 secondi).
3. STRUTTURA 16 VOLTE
PIÙ RIGIDA
La foratura profonda con punta a
cannone richiede dei posizionamenti
della macchina estremamente stabili;
ecco perché IMSA ha preferito una
struttura con montante a portale
verticale, -molto pesante e rigida-, alla
leggerezza di un montante mobile
(struttura utilizzata da IMSA in passato
per un decennio, prima di passare nel
2000 alla configurazione a portale).
4. AUMENTO DELLE VELOCITÀ
DI FORATURA E DELLA VITA
UTILE DELL’UTENSILE
Con punte a cannone convenzionali
(saldobrasate) la velocità è 2/3 volte
superiore rispetto a quanto possibile
con strutture a montante mobile.
Inoltre, grazie alla rigidità della
struttura a portale, è possibile
adoperare le nuove punte a cannone
con inserti.
5. ELEVATI STANDARD
DI GESTIONE DELL’OLIO
L’area circostante la macchina rimane
pulita grazie alla carteratura totale
antispruzzo, con portellone
frontale/superiore scorrevole in lexan,
e la bacinella di raccolta posta sotto
l’intera macchina,
Una corretta gestione dell’olio è molto
importante per la qualità della foratura
profonda. Il circuito include un sistema
a 4 livelli di filtrazione, un’unità di
raffreddamento dell’olio e pompe con
pressione e portata autoregolate.
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più elevato rispetto alla ralla della puleggia
stessa ( di 30÷50 volte a seconda della dimensione della tavola) consente di moltiplicare la precisione dell’encoder e quindi di
avere una tavola molto più precisa rispetto
alle nostre precedenti realizzazioni (la risoluzione in rotazione dell’asse B della tavola rotante è di 360.000 pos/giro).”
Un’altra caratteristica peculiare delle macchine IMSA della serie BB è la configurazione del gruppo di foratura e fresatura con
due teste separate. In questa configurazione il mandrino di fresatura si trova infatti sullo stesso slittone ma su asse indipendente
dalla foratura. La sua potenza è di 9 kW in
S1 e di 11 kW in S6, il numero di giri massimo è di 4000 g/min e la coppia disponibile
è di 226 Nm. “Prestazioni molto interessanti, benché complementari”.
Il gruppo di foratura e fresatura è in grado di
inclinare entrambe le unità (sempre parallele
fra di loro) rispetto all’orizzontale di ± 20°
max. I concetti di progettazione e realizzazione del gruppo inclinabile richiamano
quelli delle tavole girevoli IMSA ed includono
Fig 3 - La tavola rotante porta pezzo
di progettazione e costruzione IMSA
presenta prerogative specifiche
per la foratura profonda
pertanto la gestione con encoder, il recupero dei giochi, la costruzione in ghisa antivibrante, il sistema di bloccaggio, in questo
caso, meccanico. Tutto ciò consente una
risoluzione radiale minima controllata di
±0,001°. L’alimentazione interna di olio
permette anche su questa linea mandrino
l’impiego delle punte a cannone e di tutti gli
utensili con adduzione interna di lubrorefrigerante. La capacità di asportazione del
truciolo è di 250 cm3/min e la gestione della fresatura è nel linguaggio ISO standard,
come sulle più comuni fresatrici.
“L’esecuzione di un comune circuito di raffreddamento di uno stampo non si compone soltanto della foratura profonda che, sovente, deve essere preceduta da una lamatura di preparazione per l’appoggio del-
la bussola guidapunta e può essere seguita da lavorazioni ausiliarie quali forature
con punte elicoidali e filettature.
Tutte queste operazioni sono eseguite con
il mandrino di fresatura ISO 40. È evidente
il vantaggio in termini di riduzione del tempo ciclo e quindi in termini di produttività
del nostro sistema a due teste indipendenti, che costituisce, di fatto, il fiore all’occhiello del gruppo di foratura e fresatura. Grazie all’indipendenza dei mandrini e
anche ai nove assi che non obbligano a
continui spostamenti e staffaggi del pezzo
gli utilizzatori delle IMSA possono infatti
realizzare serie di forature e lavorazioni di
fresatura in automatico, senza che l’operatore debba intervenire per passare dalla
fresatura alla foratura e alla filettatura.
L’AZIENDA
IMSA, fondata nel 1988 e situata a Barzago (Lecco), è una giovane e
dinamica azienda specializzata nella costruzione di macchine di
foratura profonda, il cui utilizzo spazia in molti settori della meccanica
moderna. Grazie ad una forte esperienza tecnica, derivata dallo stretto
contatto con i propri clienti - costruttori di stampi, foratori e produttori
per il settore automotive - IMSA è oggi un vero e proprio partner
tecnologico per la foratura profonda.
L’iniziale concezione “tradizionale”, che nel 1992 ha ispirato la prima
foratrice (ancora oggi in funzione), ha presto ceduto il posto a proposte
più moderne, da cui scaturiscono le più recenti innovazioni nel settore.
Già dal 1997 le foratrici IMSA della serie “B2” dispongono di un
mandrino di fresatura posto a fianco del mandrino di foratura
profonda: il passaggio fra le lavorazioni non implica più smontaggi ed
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avviene in modo automatico. Risale invece al 2000 la serie “BB”: per la
prima volta un costruttore di foratrici introduce un’unità inclinabile per
forature a doppia inclinazione, su una macchina con montante gantry
verticale, garanzie di flessibilità di utilizzo e sicurezza di processo.
Grande attenzione IMSA ripone anche verso i modelli più piccoli,
MF500A e MF1000A, con 3 assi controllati, dimostrazioni concrete di
quanto sia economico lavorare con una foratrice automatica
e completa.
La serie “MFT”, macchine per la foratura assiale di tondi, completa la
gamma standard di foratrici IMSA.
Con soluzione dedicate, IMSA costruisce infine anche macchine
speciali di foratura profonda, generalmente richieste dal settore
automotive.
Fig 4 Un’altra caratteristica
peculiare delle macchine IMSA
della serie BB è la configurazione
del gruppo di foratura e fresatura
con due teste separate
La MF1200BBLL è quindi la macchina
ideale per effettuare lavorazioni complesse in totale sicurezza anche durante turni
non presidiati.
Vale sempre la pena di ricordare che il
tempo è la più importante risorsa di ogni
nostro cliente, sia che costruisca stampi
sia che effettui lavorazioni meccaniche.”
Tutto attorno all’utensile
di foratura: temperatura,
pressione, portata
L’olio riveste nella foratura profonda un ruolo
fondamentale. Basti pensare che l’impiego
dell’olio rispetto all’acqua emulsionata consente il raddoppio delle velocità di taglio con
una vita utile dell’utensile di circa 4 volte
maggiore. La IMSA gestisce tutto quanto è
relativo all’olio da taglio nel modo più efficiente.
Anzitutto la macchina per fori profondi dispone di una carteratura totale antispruzzo,
con portellone frontale/superiore scorrevole
in lexan e la bacinella di raccolta posta totalmente sotto la macchina.
L’area circostante è quindi sempre perfettamente pulita. Per la IMSA è inoltre importante che la foratrice sia equipaggiata con
vere e proprie macchine di servizio.
Anche nella nuova MF1200BBLL, curare la
temperatura, la pressione, la portata, il grado
di pulizia dell’olio è fondamentale per ottenere una foratura di qualità. In uscita dal foro,
l’olio viene separato dai trucioli tramite quattro livelli di filtraggio – una prima separazione
meccanica al convogliatore trucioli, una separazione magnetica, quindi un filtraggio a
carta e una serie di filtri a cartuccia –. Infine,
prima di essere reimpiegato nella foratura,
l’olio è raffreddato tramite apposita unità frigorifera. Per quanto riguarda pressioni e
portate IMSA utilizza batterie di pompe a
portata variabile che sono selezionate automaticamente dal CNC.
“Questo è un grande vantaggio perché la
macchina non ha nessuna necessità di aggiustamenti di portata e di pressione a seconda del diametro della punta, ma richiede
la sola scelta della pompa adatta al diametro
della punta in uso e automaticamente i parametri saranno adeguati alla applicazione.”
Efficienza e “ricchezza”
di contenuti
La MF1200BBLL è controllata da un CNC
Selca S4045PD con specifiche funzioni dedicate alla foratura profonda e alla gestione
multiasse, quali: gestione della commutazioFig 5 - La IMSA con la MF1200BBLL si pone al top di
mercato e quindi è sicura di potere supportare
la clientela nella scelta delle migliori strategie
produttive per affrontare con successo la ripresa
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La macchina di febbraio
Rigida
e versatile
ne trigonometrica delle coordinate per fori
inclinati (funzione IMSA M751); doppio controllo elettronico di efficienza delle punte a
cannone; controllo elettronico della forza di
spinta della bussola guida-punta sullo stampo; controllo elettronico della rampa di ingresso punte nel pezzo; gestione di portata
e pressione olio. Le funzionalità sono sempre controllate in automatico e assicurano
elevata affidabilità per ogni tipologia di lavorazione.
“Le macchine per la foratura profonda presenti sul mercato – conclude l’ing. Picciolo –
hanno caratteristiche e prestazioni molto diverse fra loro. La differenza del tempo ciclo
di lavorazione tra una e l’altra macchina può
anche essere del 400 o del 500%.
Questo, a nostro parere, da spazio a due
considerazioni. La prima è che nella tecnologia della foratura profonda si sono fatti molti
passi avanti e quindi soluzioni valide solo fino a qualche anno fa sono ampiamente superate.
La seconda è che investimenti più elevati in
macchine più “ricche” in termini di contenuti
tecnologici e di prestazioni devono essere
valutati non soltanto sulla base all’esborso
iniziale ma anche sulla base delle reali potenzialità e del tempo di ritorno per il volume
elevato di lavoro – di stampi prodotti – che la
macchina è in grado di effettuare. Stiamo rilevando una grossa ripresa nel settore degli
stampi, a livello europeo e notiamo che questa ripresa è più forte per gli stampisti che
negli ultimi anni si sono meglio attrezzati. La
IMSA con la MF1200BBLL si pone al top di
mercato e quindi è sicura di potere supportare la clientela nella scelta delle migliori strategie produttive per affrontare con successo
la ripresa.”
■
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Carta di identità della macchina
NOME: MF1200BBLL
TIPO DI MACCHINA: Centro di foratura
profonda e lavorazioni complementari
COSTRUTTORE: I.M.S.A. S.r.l.
Via Don G. Dell’Acqua, 2
23890 Barzago (Lecco)
Tel. 031 860 444 - Fax 031 861 446
www.imsaitaly.com
[email protected]
MOVIMENTI PRINCIPALI
Profondità di foratura max in ciclo unico senza ripresa
Movimento orizzontale del montante a portale
Slitta di foratura, movimento verticale
Corsa di appoggio al pezzo (RAM)
Velocità di avanzamento assi, max.
Inclinazione del RAM (slittone), max.
Inclinazione del RAM, risoluzione in rotazione
TAVOLA ROTANTE a CNC
Dimensione tavola
Risoluzione in rotazione
Capacità, tavola di staffaggio - rotante
Capacità, tavola di staffaggio - statica
Pezzo alloggiabile nella macchina, fino a un diametro di
asse V
asse X
asse Y
asse W
asse A
asse A
asse B
UNITÀ DI FORATURA
Diametro ottimale di foratura, dal pieno
Velocità di rotazione mandrino (regolabile)
Potenza motore mandrino di foratura
UNITÀ di FRESATURA ISO 40
Velocità di rotazione del mandrino, regolabile
Potenza motore mandrino di fresatura
Coppia massima
Corsa orizzontale del canotto di fresatura max.
Corsa orizzontale compl. di canotto più RAMMagazzino cambio utensili ISO 40
OLIO
Temperatura di esercizio, programmabile
Filtraggio (standard)
Pressione olio min – max, autoregolata
Portata, autoregolata
Lubrificazione in fresatura: a centro utensile e all’esterno.
DIMENSIONI e PESI
Larghezza x Lunghezza
Altezza
Peso
asse Z
assi Z+W
mm
mm
mm
mm
mm/min
gradi
pos./giro
1.200
2.200
1.000
500
10.000
+ 20° - 20°
360.000
mm
pos./giro
kg
kg
mm
1.200 x 1.500
360.000
12.000
18.000
2.700
mm
giri/min
kW
4 - 40
1 - 4.200
9,0 S1 / 11,0 S6
giri/min
kW
Nm
mm
mm
n° stazioni
4.000
9,0 S1 / 11,0 S6
226
360
860
20
°C
micron
bar
l/min
17-25
20
15 - 120
5 - 100
mm
mm
kg
4.600 x 5.900
3.400
29.000