L’ottimizzazione della produttività dei centri di lavoro dipende anche dalla giusta selezione e dalla corretta installazione dei cuscinetti.
La definizione di produttività indica quanto una azienda sia efficiente nel convertire gli input in utili output. Quando si tratta di lavorazioni meccaniche, il modo migliore per ottenere ciò, nelle operazioni di rimozione del metallo, è ridurre il tempo di ciclo ed eliminare i tempi non programmati di inattività, nonché gli scarti di produzione.
Come ottenere più prodotti a un costo unitario inferiore e aumenterete i profitti? Nella prima parte di questo articolo pubblicato sul numero di maggio di Organi di Trasmissione (ndr), si è discusso di come la selezione della giusta configurazione di cuscinetti per un mandrino di un centro di lavoro CNC possa ottimizzarne le prestazioni. La scorretta installazione, o la scelta del design e della configurazione errati, possono aumentare in maniera significativa il tempo di ciclo e potrebbero perfino causare l’arresto della macchina.
Come follow up, questa guida spiegherà passo-passo otto fattori critici che possono essere ottimizzati per massimizzare la produttività di lavorazione.
Otto fattori chiave per massimizzare la produttività
1. Ciclo di lavoro
Sia che siate progettisti di mandrini per macchine utensili presso un costruttore di primo equipaggiamento o un’officina di manutenzione, riparazione e revisione, le esigenze dell’applicazione finale sono d’importanza cruciale quando si seleziona un cuscinetto.
La selezione del cuscinetto inizia con la definizione del ciclo di lavoro per la macchina CNC durante la produzione. Il ciclo di lavorazione include tutte le operazioni di fresatura, foratura, alesatura, maschiatura e tutte le altre attività nel ciclo della macchina, nessuna esclusa. Il tempo di ciclo si riferisce al tempo necessario per eseguire tali operazioni.
Come osservato in precedenza, un ciclo di lavoro può includere un’ampia gamma di operazioni, dalla sgrossatura (carichi elevati, velocità ridotte) alla finitura (velocità elevate, carichi ridotti) e tutto ciò che si trova nel mezzo. Anche se un centro di lavoro CNC è dotato di cuscinetti per mandrini ottimizzati per un determinato ciclo di lavoro al momento dell’acquisto, non vi è alcuna garanzia che gli stessi possano essere altrettanto ottimizzati per essere utilizzati in cicli di lavoro futuri. In molti oggi sostituiscono le linee di transfer con centri di lavoro CNC flessibili, a causa dei volumi più ridotti e delle più frequenti necessità di cambio tipo dei prodotti. Tuttavia, questo cambiamento spesso avviene modificando i cicli di lavoro.
2. Carichi e velocità dell’utensile
È importante conoscere, o stimare con una certa precisione, i carichi e le velocità dell’utensile, poiché diversi design e configurazioni di cuscinetti varieranno in termini di calore e stress generato in ciascuna condizione del ciclo di lavoro, le quali incidono direttamente sulla durata dei cuscinetti e sulla temperatura d’esercizio del mandrino.
Una volta definito il ciclo di lavoro, devono essere determinati i carichi e le velocità dell’utensile per ciascuna operazione. L’operazione di taglio e il materiale da lavorare determinano il tipo di utensile, la geometria, la profondità e la larghezza dell’asportazione, nonché la velocità di avanzamento. I carichi e le velocità dell’utensile dipendono dal fatto che la macchina stia effettuando un’operazione di sgrossatura o finitura. Il materiale del pezzo lavorato (sia che si tratti di acciaio, alluminio, titanio, nichel o altro) e la sua durezza incidono sui carichi e sulla velocità dello strumento.
Il metodo più affidabile e preciso per determinare i carichi e le velocità dell’utensile è interpretare i dati di processo delle operazioni effettive di taglio. Se vengono indicati la potenza effettiva del motore, la velocità del mandrino e il diametro dell’utensile, il carico di taglio può essere ottenuto impostando la potenza di taglio (forza dell’utensile x diametro dello stesso x velocità) pari alla potenza effettiva del motore e ottenendo la forza dell’utensile. Tuttavia, ciò vale solo se l’operazione di taglio e il materiale/la durezza del pezzo lavorato sono uguali. La raccolta di questi dati di processo nel corso del tempo è un investimento molto prezioso e può contribuire a eliminare le supposizioni derivanti dalla determinazione di carichi e velocità dell’utensile. Un approccio analitico può contribuire a verificare i dati di processo raccolti. Molti fornitori di utensili possono calcolare i relativi carichi e le velocità e forniranno assistenza nella scelta dell’utensile.
Un metodo analitico alternativo per calcolare i carichi sull’utensile è quello di fare riferimento a un manuale sulle macchine utensili. Tra i tanti a disposizione, si segnala il “Technology of Machine Tools, 7th Edition”, di Steve Krar, Arthur Gill e Peter Smid. Le formule di calcolo presenti nel libro richiedono che l’utente inserisca la geometria dell’utensile, i parametri di taglio, i fattori di usura e altri elementi. L’utilizzo di queste formule richiede un buon livello di esperienza; in genere, il fornitore degli utensili avrà l’esperienza e le informazioni sulla geometria degli utensili necessarie per eseguire i calcoli ed ottenere così risultati ragionevolmente precisi.
Se nessuno degli input è noto e non vi sono dati di processo disponibili, i carichi di taglio possono essere stimati sulla base della capacità statica del cuscinetto. I carichi di taglio in genere variano tra il 5% (finitura) e il 25 % (sgrossatura) della capacità statica del cuscinetto; le velocità variano tra il 10% (sgrossatura) e il 90% (finitura) della velocità del mandrino con potenza nominale massima. I valori possono essere mischiati e abbinati sulla base dell’operazione di taglio. Tuttavia, si tratta di stime molto approssimative che devono essere usate solo per una selezione iniziale dei cuscinetti.
