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venerdì 23 gennaio 2015

Cinque assi nel caffè con Breton Matrix 1000 centro di lavoro a 5 assi

Per abbattere i tempi ciclo, mantenere tolleranze rigidissime e ottimizzare le lavorazioni, sempre più spesso si ricorre a macchine a 5 assi, sulle quali, dopo aver staffato il grezzo, si può ottenere il pezzo finito senza ulteriori interventi. (Di Giancarlo Giannangeli per TM- Teconologie Mecaniche)

Opem Spa inizia l’attività a Parma nel 1974 nel campo della pesatura industriale di prodotti alimentari; tutte le energie fin dall’inizio vengono indirizzate verso una costante ricerca di soluzioni innovative. Il miglioramento delle prestazioni e della qualità non è mai venuto meno: questa filosofia ha portato l’azienda emiliana a livelli tecnologici di eccellenza. Opem si è quindi progressivamente inserita nel settore del confezionamento, mettendo a punto nuovi impianti che ormai vengono venduti su tutti i mercati del mondo.

Oggi il settore di riferimento è quello del caffè, che porta la maggior parte del fatturato, ma non mancano linee che sfornano confezioni di tè, orzo, infusi, polveri per gelato, latte in polvere, spezie e biscotti. Il caffè viene confezionato in barattoli e sacchetti, in grani e macinato, ma attualmente la parte maggiore riguarda il caffè in capsula. In questo campo Opem riveste il ruolo di vero e proprio leader nel mercato mondiale, come precisa Fabio Binacchi, fondatore e presidente dell’azienda emiliana.


«Il 95% della nostra produzione è destinata all’estero; troviamo concorrenti agguerriti nelle strutturate aziende tedesche, ma nel nostro piccolo lavoriamo bene e siamo particolarmente apprezzati. Abbiamo importanti clienti anche in Germania; proprio lì abbiamo recentemente fornito altre linee a clienti che continuano a sceglierci, nonostante la particolare predilezione che i tedeschi hanno per la loro fornitura nazionale. Evidentemente l’aver sempre posto in primo piano le esigenze del cliente ci ha portato a realizzare impianti che esprimono il massimo in produttività e affidabilità, le vere prerogative di qualità per un impianto industriale. Siamo una piccola-media realtà che fa della flessibilità la propria forza; possiamo costruire un impianto letteralmente su misura».
L’azienda emiliana è stata recentemente classificata dall’Ucima (unione costruttori macchine automatiche), che l’ha classificata al primo posto in Italia per reddito operativo netto e per redditività delle vendite, superando tutte le più famose aziende bolognesi della cosiddetta "packaging valley”. A livello europeo è seconda, dietro una società tedesca.

Una macchina precisa e stabile
Oggi Opem occupa un modernissimo e ampio stabilimento all’interno del quale vengono progettati e realizzati interamente tutti gli impianti. L’azienda ha sempre voluto mantenere al proprio interno tutte le fasi in cui si articola il ciclo di sviluppo, dall’analisi preliminare alla progettazione, alla costruzione dei vari componenti, all’assemblaggio.
«La nostra preoccupazione principale è quella di garantire sempre la massima qualità, e quindi riteniamo fondamentale il controllo completo su ogni fase. Ciò ci permette di operare cambi di priorità immediati, se necessario; non vogliamo dipendere da terzisti che, per quanto affidabili e volenterosi, non possono competere con la rapidità di intervento di cui possiamo godere nei nostri stabilimenti».
L’azienda dispone quindi di una officina perfettamente attrezzata per costruire al proprio interno tutta la componentistica non commerciale utilizzata negli impianti. Per velocizzare e ottimizzare ancor più l’attività, è stata recentemente acquistata una Matrix 1000 di Breton, una macchina utensile a 5 assi a portale di dimensioni medio-grandi, caratterizzata da alta velocità e alte prestazioni.
Gli spostamenti del carro e della trave, per esempio, avvengono su guide ampiamente dimensionate a circolazione di rulli che garantiscono precisione e stabilità: tutti gli assi sono mossi da sistemi con vite rettificata a ricircolo di sfere con doppia chiocciola rotante prevaricata; il rilevamento della posizione è ottenuto tramite righe ottiche. Particolare cura da parte del costruttore Breton è stata posta nel controllo delle dilatazioni termiche, raffreddando direttamente le chiocciole e non semplicemente le viti, evitando quindi radicalmente e fin da subito che il calore si propaghi. Gli assi sono gestiti da azionamenti digitali con servomotori brushless di ultima generazione.

Prestazioni sempre più spinte
La Matrix 1000 è un centro di lavoro per la fresatura di forme tridimensionali complesse che necessitano di essere eseguite con accuratezza e interpolazione continua degli assi. Potrebbe sembrare superflua in un’azienda che costruisce “semplicemente” impianti di confezionamento, ma in realtà queste linee automatiche sono ormai sempre più spesso macchine complesse, dalle eccellenti prestazioni in termini di velocità di funzionamento, di affidabilità e di certezza di risultati nel tempo. È in atto una rincorsa tra i clienti, che non vedono d’ora di aumentare la loro produttività sfornando un numero sempre maggiore di confezioni nell’unità di tempo, e i costruttori, che fanno a gara nel proporre macchine sempre più veloci.

La produttività delle linee costruite da Opem può variare a seconda dell’impianto, ma arriva facilmente a 1.200-1.300 cialde al minuto, controllate nel peso individualmente e confezionate accuratamente in sacchetti. Una cifra impressionante; è perfino difficile scorgere il prodotto in movimento sui tappeti mobili. Infatti l’unico modo per osservare a occhio nudo i prodotti in transito è una illuminazione con lampada stroboscopica!
Questa esasperazione della velocità nel confezionamento richiede una precisione centesimale dei componenti in movimento, che devono essere costruiti con la massima cura poiché devono accoppiarsi secondo tolleranze rigidissime. Anche se la lavorazione a 5 assi continui accade molto di rado nell’officina Opem, tuttavia i 4 e 5 assi posizionati sono la regola, per di più su pezzi anche di dimensioni ragguardevoli.
Il mantenimento della precisione può essere garantito solo posizionando il pezzo in macchina una sola volta.
«Fresature su più lati, smussi angolati, forature, tante operazioni su di un solo componente sono all’ordine del giorno e dobbiamo realizzarle tutte su una stessa macchina. Lo staffaggio è unico, tutte le operazioni vengono eseguite in sequenza e il pezzo viene finito completamente. L’assenza di ulteriori interventi esterni sul pezzo, una volta posto sulla tavola, porta come conseguenza un rispetto delle tolleranze su ogni dimensione che prima era molto più difficile ottenere e richiedeva accorgimenti estenuanti. Oggi abbiamo la certezza assoluta che la precisione venga rispettata».

Anche il risparmio di tempo, dovuto all’abbattimento dei tempi di attraversamento, ha beneficiato del lavoro della Matrix 1000.
«Rispetto a prima, quando dovevamo smontare pezzi e riposizionarli, i tempi si sono ridotti sensibilmente. Inoltre, una macchina potente come questa Matrix, capace di grandi prestazioni, ci aiuta molto nelle lavorazioni su componenti pesanti».
Un altro dei motivi che hanno fatto preferire una macchina così imponente è proprio l’ampiezza della tavola, che permette di staffare non solo grandi fiancate, ma anche più di un pezzo in diverse zone della tavola, da lavorare poi in successione e senza interruzione.

Parametri per alta velocità
Prima di scegliere la Matrix 1000, l’azienda emiliana ha condotto numerosi sondaggi: «Abbiamo trovato molte macchine di qualità sul mercato, ma abbiamo preferito un prodotto italiano, realizzato da un costruttore al vertice della gamma. Il prezzo non è per noi l’elemento più importante; le caratteristiche che ricerchiamo sono precisione, robustezza e, soprattutto, servizio ricevuto. E infatti insieme ai loro tecnici sono stati messi a punto speciali sistemi di attrezzaggio secondo parametri adatti a questo tipo di macchina ad alta velocità. La collaborazione con Breton ha permesso di affinare tecniche e strategie di asportazione, identificare i migliori utensili, ottimizzare le lavorazioni. Tutti i tempi ciclo sono stati considerevolmente ridotti, sia in sgrossatura sia finitura».
Gli utensili scelti vengono conservati in un ampio magazzino che ci consente di avere una notevole autonomia operativa. Il magazzino è installato all’esterno della zona di lavoro, per garantire la protezione dallo sporco e la massima affidabilità nel tempo. Particolarmente efficace è la testa a forcella bilaterale in fusione di ghisa, che conferisce rigidezza strutturale e capacità di assorbimento delle vibrazioni. Il modello installato presso lo stabilimento Opem è equipaggiato con motori Direct Drive, mentre il mandrino è accuratamente stabilizzato termicamente.


Un centro versatile
La Matrix 1000, con la sua possente struttura e la sue elevate prestazioni, è la soluzione ideale per vari settori industriali: aeronautico, automobile, degli stampi e del design. 
Per soddisfare ogni esigenza lavorativa, Breton può configurare la macchina secondo le configurazioni più utili all’utente; la versione standard dispone di un’ampia area di lavoro, ma è possibile allestire due distinte zone per operare in pendolare. La macchina offre ottima accessibilità e visibilità della zona operativa, grazie alle ampie porte frontali e alla struttura a portale con traversa mobile.
Particolarmente interessante è la soluzione strutturale inventata e brevettata da Breton: robuste spalle realizzate con l’innovativa tecnologia Metalquartz, ovvero una struttura “a sandwich” in acciaio elettrosaldato e stabilizzato le cui centinature sono annegate in una massa di materiale composito di quarzo in matrice polimerica. Questa esclusiva tecnologia garantisce la massima rigidezza strutturale nonché un elevato grado di smorzamento delle vibrazioni, a garanzia di una migliore finitura superficiale e di un incremento di durata degli utensili.
Matrix non è pensata solo per lavorare l’acciaio: l’unità è adatta anche per affrontare i materiali compositi e di resine. Può essere dotata di un efficace sistema di aspirazione delle polveri installato sul naso mandrino e di soffietti a cielo che racchiudono completamente la macchina, isolando la zona di lavorazione dall’ambiente circostante.



Per ulteriori info sui centri di lavoro Matrix Breton scrivete ora a mail@breton.it.
Vi risponderemo in poco tempo.
Grazie a Tecnologie Meccaniche per la realizzazione dell'articolo.
A presto 
Bye-bye
Sergio Prior


venerdì 9 gennaio 2015

Produrre ingranaggi con gli occhi del progettista

di Anna Bonanomi - Organi di Trasmissione
Con lotti numericamente sempre più ridotti la produzione degli ingranaggi con macchine utensili a 5 assi dimostra tutta la sua forza. A patto che la sinergia coinvolga anche un ambiente software e una meccanica/hardware che sappiano interpretare al meglio le specifiche richieste.

Per poter produrre ingranaggi di qualità con macchine utensili a 5 assi, diviene indispensabile un connubio vincente che sia in grado di equilibrare meccanica, software e processo, al fine di poter soddisfare le vere esigenze dei progettisti. A confermarlo è anche l’ing. Claudio Saurin, direttore sviluppo prodotti in Breton, azienda con sede a Castello di Godego (TV) che da qualche anno rende disponibili centri di lavoro “ad hoc”, caratterizzati da elevate specifiche tecniche e da un’evoluta tecnologia in grado di fornire uno strumento altamente competitivo in un mercato che vede in molti casi lotti produttivi numericamente sempre più ridotti. Il motivo risiede nel fatto che in questo tipo di produzione (tipica di ingranaggi di medie grandi dimensioni dai 500 mm ai 3.500 mm) gli utensili sono spesso molto costosi, difficili da acquisire in tempi brevi ecc.


«Riuscire ad attrezzare macchine – sottolinea l’ing. Saurin in grado di soddisfare le più stringenti esigenze in termini di precisione e competitività di chi progetta e produce ingranaggi richiede una grande specializzazione. Ed è necessario poter offrire al progettista (soprattutto di coppie coniche, nel campo dai 400 a 1.600 mm, forse ancora troppo legato alla tradizione ndr) un approccio tecnicamente vincente e convincente».

Una riflessione consapevole, a fronte dell’esperienza che l’ing. Saurin ha maturato nel proprio passato nel ruolo di progettista di ingranaggi e che poi si è trasformata in concreta innovazione nello sviluppo di nuove soluzioni. Soluzioni che lo hanno coinvolto non solo per la parte meccanica, ma anche per quella elettronica e, soprattutto, pera la parte software di processo. Risale infatti a qualche anno fa un accordo stretto tra Breton e KISSsoft, società che da sempre realizza software dedicati agli ingranaggi e alle trasmissioni di ogni tipo, grazie al quale sono stati implementati programmi, forniti in esclusiva (da Breton) e che consentono lavorazioni non possibili con i metodi tradizionali.

«Software coi quali – prosegue l’ing. Saurin è possibile per esempio effettuare nelle dentature coniche elicoidali lo scarico al piede dei denti in analogia a quello che nelle dentature cilindriche viene eseguito con creatori con la protuberanza. Oppure eseguire delle raffinatezze sulla gestione della curvatura della superficie, per poter spostare i contatti sfruttando, non, i set in macchina, ma gestendo la distorsione della superficie stessa. Dunque apportando modifiche topologiche di una certa complessità».

A questo punto il passaggio per portare le superfici generate dal citato software KISSsoft alla macchina viene gestito dalla coppia di  applicazioni Gear CAD e Gear CAM (sviluppate da Breton impiegando il motore CAD Rhinoceros ed il motore CAM RhinoNC) che permettono la gestione completa del processo di gestione delle superfici comprensive di smussi e della loro lavorazione.

Piattaforma di processo integrata
«Questa sinergia tecnologica da noi messa a punto – sottolinea l’ing. Saurin permette al progettista di elaborare le migliori strategie di asportazione, effettuare adeguate simulazioni, consentendo anche la scelta dell’utensile più idoneo per realizzare il fondo dente fino a terminare, dopo tempra, il pezzo da lavorare. Se per esempio si volesse progettare un ingranaggio bielicoidale, tradizionalmente si progetta la fascia di sinistra o di destra per poi procedere a Cad specchiando il tutto, raccordando e smussando laddove serve. In altri termini, il nostro modus operandi si propone invece di mettere a punto la geometria come se fossimo il progettista dell’ingranaggio».
Il maggior sforzo è stato quello dunque da una parte quello di ricreare un ambiente di progettazione adeguato; dall’altra disporre di macchine in grado di ottimizzarne la resa con processi di taglio performanti.
«Non solo – continua l’ing. Saurin ma con il valore aggiunto di un Cam a bordo macchina semplice e immediato. Un processo guidato attraverso un wizard che agevoli l’operatore nella definizione delle geometrie e dei percorsi utensile ottimali. Scelta basata sul fatto che normalmente le aziende che fanno solo ingranaggi e non le casse di contenimento, difficilmente detengono un software del genere».
In altre parole la soluzione proposta si basa su una piattaforma integrata nella quale convergono un codice di calcolo ingranaggi, un applicativo Cad per la generazione delle superfici e un applicativo Cam per la lavorazione.

5 assi per ingranaggi di varia tipologia
Ed è proprio per soddisfare i precisi requisiti di lavorazione degli ingranaggi che Breton ha messo a punto appositi cicli di lavorazioni da applicare alle proprie macchine a 5 assi, tra le quali spicca il centro di lavoro verticale serie Ultrix modello 1000 RT HD particolarmente adatto alla lavorazione ad alta velocità di ingranaggi fino a 1.000 mm di diametro.
«Si tratta di una macchina ad alta velocità ed elevato grado di automazione – precisa l’ing. Saurin  progettata e sviluppata per eseguire operazioni di fresatura, tornitura e rettifica di pezzi fino a 1.200 mm di diametro».

Provvisto in questa versione di un potente mandrino da 75 kW, con coppia da 300 Nm a 14.000 giri/min e di un software per la realizzazione di ingranaggi conici elicoidali, questo centro di lavoro può processare acciaio, alluminio, superleghe come anche materiali compositi. La sua struttura è un monoblocco con trave mobile di tipo gantry, con un movimento a 5 assi che nasce dalla composizione dei 3 assi lineari con una tavola roto-tiltante. 
Sempre indicate per la lavorazione degli ingranaggi sono poi anche alcuni modelli di macchina Breton appartenenti alla serie Maxima e Titan (con soluzioni gantry e tavola a tornire di grandi dimensioni). Impianti che permettono un processo integrato di tornitura, fresatura e dentatura pre e post trattamento termico degli ingranaggi di medie e grandi dimensioni (finanche a 2.500 mm se in un pezzo unico).

«Il know-how e l’esperienza acquisita – aggiunge e conclude l’ing. Saurin ci permettono oggi di poter offrire ai progettisti un set completo di strumenti. Strumenti intesi nella loro accezione più ampia e comprendenti sia la parte software che di processo. Ciò per disegnare e realizzare, attraverso l’uso di macchine tradizionali a controllo numerico a 5 assi, una gran moltitudine di componenti meccanici, in tempi rapidi e con risultati di qualità, in grado di garantire elevata competitività».

In altre parole, un nuovo modo di pensare la produzione di ingranaggi. Non solo cilindrici a denti diritti ed elicoidali, ma anche cilindrici bielicoidali, coppie coniche a denti diritti e a spirale secondo le geometrie più diffuse, o ancora ingranaggi frontali per la trasmissione del moto fra assi ortogonali o sghembi.
Per saperne di più, segui anche le riflessioni di Alessandro Verduci su andamento del mercato e prospettive future:



Per ulteriori info sui centri di lavoro Breton e sulla lavorazione degli ingranaggi a 5 assi scrivete a mail@breton.it.
Vi risponderemo in poco tempo.
Grazie ancora a Organi di Trasmissione
A presto 
Bye-bye
Sergio Prior