Doppia lavorazione del metallo: innovazione nella produzione

Gleason si affida al sistema CNC Siemens SINUMERIK ONE per macchine utensili ad alta precisione nella produzione di ingranaggi. La nuova macchina ad ingranaggi 100HCD colpisce non solo per la sua velocità e precisione, ma anche per l'integrazione di un nuovo processo di smussatura.

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Preciso come un orologio svizzero

Quando l'orologiaio Karl Lüthy fondò la fabbrica di macchine Mikron a Bienne nel 1908, l'azienda svolse un ruolo chiave nell'industrializzazione dell'industria orologiera svizzera con le sue macchine e utensili per il taglio degli ingranaggi. Oggi, Gleason Switzerland AG appartiene alla società internazionale Gleason Corporation e funge da centro di competenza per la dentatura, il power skiving, i processi integrati di smussatura e sbavatura e la levigatura di ingranaggi ad alta precisione. La sede centrale di Studen, vicino a Berna, è un centro tecnologico all'avanguardia per macchine per la dentatura, il power skiving, la smussatura e la levigatura degli ingranaggi. Inoltre, sono integrate una serie di soluzioni di lavorazione secondaria e automazione.

I clienti includono aziende dell'industria automobilistica, robotica e aerospaziale, produttori di ingranaggi industriali e piccoli e grandi produttori a contratto. «L'assemblaggio delle macchine avviene a Studen», spiega il Dr.-Ing. Markus Krömer, Direttore della Tecnologia e del Software di Gleason: «Collaboriamo con numerose aziende locali e altre sedi di Gleason che producono singoli componenti per noi. Ciò rende Gleason Switzerland estremamente flessibile nel soddisfare le esigenze dei clienti».

Hobbing Gleason SINUMERIK ONE. La lavorazione richiede la massima precisione. Gleason Switzerland utilizza SINUMERIK ONE per tutti i tipi di macchine.

Combinazione innovativa

Le macchine del Seeland bernese sono popolari: nel 2019, Gleason ha consegnato la millesima macchina della nota serie P90. Durante il processo di dentatura, si creano sbavature indesiderate dovute allo spostamento del materiale che devono essere rimosse. Attraverso il processo di smussatura, queste sbavature affilate vengono completamente rimosse. Il Dr. Krömer spiega utilizzando l'esempio degli azionamenti elettrici perché questo è importante: «Gli azionamenti moderni stanno diventando sempre più silenziosi, spiccano le singole frequenze di disturbo. Per soddisfare i requisiti, vengono utilizzati speciali processi di finitura dura che possono essere compromessi da componenti mal smussati».

Con «Radial Chamfering», Gleason integra un processo universale di smussatura da taglio direttamente nella dentatrice o nella fresa elettrica. Questa novità del settore non solo consente di risparmiare tempo e spazio, ma riduce anche lo sforzo di lavoro e i costi derivanti dal passaggio ad altre macchine. Questo è interessante per i produttori di ingranaggi di ogni tipo, spiega il dott. Krömer: «L'intero processo di produzione viene accelerato e l'efficienza della produzione è aumentata. Grazie ai convenienti strumenti di smussatura utilizzati in questo processo, il metodo innovativo ha senso anche per le piccole serie».

Vantaggi della trasformazione digitale

«Soprattutto nel settore automobilistico, i requisiti sono in costante aumento», afferma il dott. Krömer: «Con un ingranaggio tipico, ora raggiungiamo una deviazione da cinque a un massimo di dieci micrometri sui fianchi dei denti, un decimo di un capello umano». Gleason si affida al controllo CNC SINUMERIK ONE di ultima generazione. «Il controllo offre una funzione di accoppiamento per utensile e pezzo. Questa cosiddetta apparecchiatura elettronica è un'importante caratteristica di qualità per noi», sottolinea Krömer. Nella nuova dentatrice e smussatrice 100HCD, è necessario controllare un totale di 18 assi. Questo viene fatto con i servomotori Siemens Simotics. «Per tenere sotto controllo le minime deviazioni di velocità o posizione, gli assi rotativi che definiscono il processo per utensile e pezzo sono dotati di azionamenti diretti. Questo evita imprecisioni causate da cinghie o ingranaggi».

Con SINUMERIK ONE, Siemens sta guidando la trasformazione digitale del settore delle macchine utensili. Tutti i processi di sviluppo possono essere mappati completamente digitalmente con il gemello virtuale «Create My Virtual Machine». Ciò riduce significativamente i tempi di sviluppo del prodotto e di introduzione sul mercato per le nuove macchine e offre flessibilità: «Il software per la serie 100H è stato preparato da un dipendente dell'ufficio di casa: il gemello digitale lo ha reso possibile», spiega il dott. Krömer.

Anni di fiducia come fondazione

In Studen, da molto tempo vengono utilizzati esclusivamente controlli Siemens, afferma il dott. Krömer. «Di recente, abbiamo convertito i controlli CNC di tutte le macchine in SINUMERIK ONE. Lavoriamo con Siemens da decenni. I controlli Siemens offrono tutto ciò di cui abbiamo bisogno e sono disponibili in tutto il mondo; questo è importante per noi». La conversione dei controlli parallelamente alle attività quotidiane è stata una vera sfida, afferma Krömer, che ha conseguito il dottorato in ingegneria meccanica all'Università di Aquisgrana. «Siemens ci ha supportato non solo nella progettazione dei componenti di azionamento e controllo, ma anche durante la fase di implementazione con un addetto al servizio clienti, cosa che abbiamo molto apprezzato».

Con la conversione del controllo, è stato implementato anche l'ultimo regolamento UE sulle macchine. Ciò non solo garantisce la protezione dei dipendenti, ma integra anche saldamente la sicurezza OT (tecnologia operativa) nella macchina. Ora ogni persona ha bisogno di una chiave personale con password per utilizzare una macchina. Tuttavia, è importante che le macchine possano essere utilizzate in modo semplice e intuitivo nonostante gli elevati standard di sicurezza, sottolinea il dott. Krömer. Dopo aver inserito i dati del pezzo e i parametri di lavorazione tramite l'interfaccia utente GEMS «Gleason Engineering and Manufacturing System» sviluppata da Gleason sul pannello di controllo, il controllo CNC genera il codice per la produzione a partire da queste informazioni.

Misura, analizza, salva

Con le macchine utensili, il consumo energetico è sempre più al centro dell'attenzione. Rolf Leutwyler, Product Manager e consulente tecnico di Siemens, afferma: «Con la nostra funzione di risparmio energetico Ctrl-E, gli operatori delle macchine hanno sempre sotto controllo il consumo di energia e il recupero di energia attraverso i processi di frenata. Queste informazioni costituiscono la base per le misure di risparmio energetico e quindi anche per un migliore bilancio di CO2 nella produzione».

Tuttavia, le macchine di Gleason sono comunque economiche, mette in prospettiva il Dr. Krömer: «Durante il funzionamento, la 100H consuma in media 6.000 watt, il carico massimo è di 13.000 watt. Non è molto per una macchina del genere. Anche quando tempi di ciclo rapidi o coppie elevate sono decisivi per l'applicazione, passa immediatamente al funzionamento a risparmio energetico quando l'utilizzo è basso». Oltre a utilizzare motori efficienti e/o lampade a LED a risparmio energetico, Gleason attribuisce grande importanza al corretto dimensionamento dei componenti per evitare inutili sprechi di risorse. E il fatto che Gleason Switzerland si affidi esclusivamente a Siemens per i controlli e gli azionamenti garantisce anche magazzini di ricambi snelli. Ciò significa che è necessario trasportare meno componenti in tutto il mondo, un altro vantaggio per il clima.

La smussatura radiale è un modo rapido ed economico per smussare ingranaggi di ogni tipo.

La tecnologia in breve

Il PLC Simatic S7-1500 integrato in SINUMERIK ONE è ideale per l'automazione grazie alle sue prestazioni. Il controllo CNC consente il controllo di un massimo di 31 assi in 10 canali di lavorazione. Parte integrante del CNC è un gemello digitale «Create My Virtual Machine». I servomotori SIMOTICS sono motori sincroni a magneti permanenti compatti e altamente dinamici per un ampio uso in ambienti industriali. Sono caratterizzati da un'elevata densità di potenza e capacità di sovraccarico.

Al rapporto utente (PDF)

Gleason Svizzera AG

Gleason Switzerland AG è stata originariamente fondata nel 1900 come Mikron AG a Bienne. Come filiale di Gleason Corporation con sede a Rochester, NY, USA, ora funge da centro di competenza per la produzione di ingranaggi mediante processi di dentatura, power skiving, smussatura, levigatura degli ingranaggi e integra varie opzioni di automazione.