“Tagliati” per l’efficienza | Perché saper impostare correttamente i parametri di taglio laser è ancora importante

Roberto Carminati

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taglio laser

La nuova e dominante generazione dei sistemi di taglio laser basati su fibra integra e vanta un livello di automazione e una precisione tali da rendere quasi superfluo il lavoro dell’operatore in sede di impostazione dei parametri di lavoro: ciononostante, restano aspetti dei quali è meglio tenere conto.

Tipologia dei materiali e spessore dei pezzi, potenza dei gas e velocità desiderata della lavorazione sono fra i principali parametri da prendere, come è noto, in considerazione al momento di avviare un’operazione di taglio laser, allo scopo di ottenere un pezzo finito della miglior possibile qualità. La pressoché completa transizione dai sistemi a CO2 alla fibra ha senz’altro consentito di dare quasi per scontata la riduzione delle imperfezioni; automazione ed evoluzione dei controlli numerici hanno fatto o stanno facendo il resto. La tecnologia agisce così a supporto delle carpenterie non solo perché dà loro modo di compiere passi avanti importanti sui terreni della precisione e dell’efficienza ma anche perché dà loro modo di sopperire all’ormai cronica carenza di braccia e cervelli preparati. Quindi al rarefarsi dei professionisti capaci di gestire una commessa facendo tesoro dell’esperienza.

Tutto quel che avreste voluto sapere sui parametri

Dell’impostazione dei parametri di taglio laser a seconda del lavoro che il carpentiere è chiamato di volta in volta a svolgere Lamiera ha parlato col tecnico della specialista reggiana negli impianti di essiccazione per oleifici e distillerie Officine Meccaniche Buzzi, Tiziano Taffurelli. «Sebbene con la fibra sia possibile in alcune nicchie di mercato tagliare anche il rame e l’ottone», ha esordito, «si può dire che in larga prevalenza i materiali trattati nell’industria siano il ferro, l’acciaio inox e l’alluminio e tutti e tre sono gestibili anche con i più vecchi macchinari CO2.

Ancora: benché negli ultimi anni i fornitori di materia prima della più svariata provenienza si siano moltiplicati, si deve in questa sede dare per assodato che la qualità del materiale, cioè un aspetto-chiave, sia ottimale». Detto questo, e prendendo il via dalla tecnologia CO2 la regola d’oro suggerisce di controllare con attenzione il primo taglio per verificare la presenza di eventuali difetti.

«Se il taglio non risulta perfetto», ha spiegato Taffurelli, «è necessario modificare i valori del punto di focale – quello ove si sprigiona la massima potenza – alzandoli nel caso del ferro e abbassandoli invece nel caso dell’inox o dell’alluminio. Il punto ideale deve essere impostato a circa un terzo dello spessore da tagliare, verso l’alto; o a 2/3 verso il basso. Altro probabile motivo della formazione di bave sul pezzo è l’errata centratura del raggio rispetto al foro dell’ugello. È possibile intervenire sulla centratura manualmente affidandosi a programmi e procedure standard dedicati, ma è pur vero che le più moderne generazioni delle macchine per il taglio laser – in fibra – integrano in partenza anche controlli automatizzati. Un accorgimento utile può essere quello di osservare con attenzione – è il caso del taglio del ferro con ossigeno – che il cono di luce non sembri né trascinato all’indietro rispetto all’ugello né risulti troppo avanti, a indicare rispettivamente che si sta tagliando troppo velocemente, o con troppa lentezza. Il fascio di luce è pieno; laddove nel taglio inox ha forma cilindrica e sottile».

Qualità controllata

A sua volta anche gli ugelli devono trovarsi in condizioni ottimali e gli esemplari più recenti montano talvolta delle videocamere interne che ne monitorano lo stato di salute. In passato, un difetto dell’ugello implicava necessariamente un arresto della macchina e, in generale, insieme alla bontà del primo taglio e alla centratura, provvedendo se necessario alla modifica dei parametri, proprio l’ugello è fra le parti da monitorare con la maggiore attenzione e tempestività.

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Se sino a qui si è argomentato (anche) dei sistemi a CO2, l’avvento prepotente della fibra ha sicuramente coinciso con l’introduzione in fabbrica di un’autentica rivoluzione, anche al livello della parametrizzazione. «Si tratta», ha proseguito il tecnico di Novellara, «di una tecnologia più stabile: il laser viaggia via cavo e non risente perciò delle condizioni ambientali, a cominciare dagli sbalzi di temperatura.

È più costante e necessita di un minore numero di interventi correttivi, anche perché minori sono le sue possibilità di errore. Restano i punti fermi del controllo degli ugelli e della centratura; mentre pressione e velocità dipendono in maggior misura dall’esperienza dell’operatore, da quelle modifiche che, compiute nel passato su altri pezzi, hanno dimostrato di poter cogliere nel segno».

La macchina nel tempo tende ad essere un po’ meno stabile – per esempio, le ottiche si sporcano o si usurano prima – e la potenza di conseguenza tende a calare. «Si può dire», ha riflettuto l’intervistato, «che gli operatori meno scafati siano significativamente agevolati dall’uso della fibra, ma questo non vuol dire che non debbano porre mano alle opportune analisi di bave e difetti. I sistemi fibra hanno parametri più costanti e veridici e i CO2 lasciano più spazio al libero arbitrio, ma gli aggiustamenti della focale e della potenza devono in ogni caso esser messi in conto dall’utente. Non da ultimo, se il taglio non è perfetto, va controllata la pulizia del vetrino protettivo della lente».

Occhio alle tabelle

In un ambiente di lavoro standard il flusso di lavoro prevede che il CAM impostato dall’ufficio tecnico definisca il programma di taglio e il nesting a seconda degli spessori e materiali da lavorare e delle relative tabelle che, insieme ai parametri relativi ai gas, sono presenti nel database delle macchine. «Sappiamo che il ferro», ha esemplificato Taffurelli, «può essere tagliato con ossigeno o azoto e i nuovi controlli numerici integrano per questo filtri preimpostati.

Tenendo sempre presente il nesting, l’ufficio tecnico stabilisce quale tabella utilizzare e la condivide sottoforma di file testuale con l’operatore a bordo macchina, che la carica nel controller insieme al piano di taglio. Nelle macchine più datate la tabella di taglio definisce anche un ulteriore e importante particolare, ovvero il diametro dell’ugello, sulla scorta dei materiali utilizzati e degli spessori da tagliare. Vale tanto per la fibra quanto per la CO2 e anche in quest’ambito i progressi della tecnologia sono stati notevoli. Cambio di ugello e regolazione della lunghezza focale sono automatizzati, nelle più recenti gamme, e la testa di taglio è unica per qualsiasi spessore.

Prima, tali mansioni erano a carico dell’operatore». Analogamente, il database dell’ufficio tecnico e del controllo numerico contengono le informazioni relative alla potenza del fascio, «strettamente connessa col diametro dell’ugello» e a ogni spessore è associata una tabella specifica. Vi sono riportati la potenza e la velocità di taglio; infine la pressione dei gas; laddove l’impostazione della focale rimane un parametro da impostare a bordo macchina.

Dalla teoria alla pratica

Ai dati presenti nelle tabelle preimpostate ci si può attenere sino a quando la qualità di taglio è soddisfacente. Le relative schermate mostrano però due colonne: l’una indica i valori teorici – da specifiche tecniche – di potenza, pressione, punto focale, velocità; l’altra quelli effettivi. Su quest’ultima si può intervenire impostando un setting diverso qualora, appunto, la lavorazione in corso lasci a desiderare. «I valori teorici e quelli effettivi», ha detto Tiziano Taffurelli, «sono sempre visibili all’operatore, e i secondi sono modificabili. Va detto che quelli originali sono quasi sempre del tutto attendibili; e che chiaramente, se per rispondere ad alcune necessità del momento si decide di abbassare la velocità del taglio, ci si dovrà anche rassegnare a tempi di lavorazione più lunghi».

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Fibra non è soltanto sinonimo di stabilità bensì di accresciuta qualità del fascio laser, controllabile mediante una videocamera interna oppure per ritorno della luminosità, che deve essere a sua volta costante. In generale si tratta di una tecnologia che, sviluppandosi quasi in parallelo con la filosofia di Industria 4.0, strizza l’occhio alle imprese attive 24×7 e con turni non presidiati. A questo guardano le automazioni spinte sul cambio-ugello, testa unica e gli automatismi nella gestione dei differenti spessori e materiali.

«Le macchine», ha commentato il tecnico di Officine Meccaniche Buzzi, «acquisiscono una crescente autonomia e superiori prerogative di autoregolazione. Per esempio, accelerano o rallentano da sé quando avvertono che il fascio non è costante o la luminosità non è quella ideale. Il vantaggio per le imprese sta sia nella già citata possibilità di lavorare sui turni non presidiati sia in quella di poter monitorare tutto a distanza, nella certezza che una macchina smetterà di lavorare, in caso di problemi, senza produrre pezzi difettosi, causa di scarti e sprechi».

L’autoregolazione, sinonimo di produttività

L’intuitività dei controlli a bordo macchina è un fattore di successo: alcuni modelli, oggi, offrono schermate di risoluzione dei problemi con brevi questionari che riguardano proprio i parametri critici. Un ulteriore beneficio viene dalle foto e dai video, perché avere un’idea della forma delle bave può essere d’aiuto per interpretarne le cause. «Una macchina che si autogestisce», ha concluso Taffurelli, «è di per sé una macchina più produttiva ed efficiente. E un taglio di qualità, senza bave, è prezioso soprattutto in vista delle operazioni di sorting, che impongono la perfezione dei pezzi.

Ancora: la corretta impostazione di una macchina limita al minimo gli eventuali problemi legati alle non-conformità; la connettività 4.0 è di supporto nella supervisione remota dei processi, così come dei fermi o degli alert, anche grazie al confronto con i dati storici e gli eventi precedenti. La collaborazione uomo-macchina e le competenze dell’operatore non perdono d’importanza ma anche in sede di parametrizzazione l’automazione spinta è la necessaria risposta al diffuso skill shortage».

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