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Plug and Produce Components for Optimum Dynamic Performance Manufacturing Systems

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Componenti intelligenti per incrementare la produttività delle macchine utensili

Le macchine utensili sono una parte fondamentale di qualsiasi processo di fabbricazione, contribuendo al valore aggiunto dei prodotti. Un progetto dell’UE ha sviluppato una serie di componenti plug-and-produce che introducono nuovi elementi nelle macchine esistenti, aiutando a promuovere la qualità generale della produttività e dei processi delle linee di produzione.

Tecnologie industriali

L’evoluzione delle macchine utensili negli anni ha garantito la nascita di sistemi complessi di sensori e attuatori in grado di produrre un controllo dinamico ottimizzato del taglio. Tuttavia, al fine di prevenire adeguatamente vibrazioni autoeccitate, i meccanismi impiegati sono solitamente troppo distanti dal luogo effettivo del taglio. Scienziati finanziati dall’UE hanno sviluppato tecnologie intelligenti da posizionare nelle immediate vicinanze del punto di lavorazione per un controllo dinamico ottimizzato. L’intensa ricerca svolta dal progetto DYNXPERTS (Plug and produce components for optimum dynamic performance manufacturing systems) ha prodotto sei nuovi componenti plug-and-produce per applicazioni in macchine utensili, quattro richieste di brevetti e un prodotto pronto per il mercato. Il potenziamento del controllo dinamico della testa del mandrino che supporta gli utensili da taglio nelle operazioni di fresatura e del pezzo di lavoro utilizzato durante i lavori al tornio rappresentava una missione di non poco conto. Sono state sviluppate e testate due diverse teste attive del mandrino in grado rispettivamente di sfruttare i segnali inerziali e di utilizzare i cuscinetti magnetici. Utilizzando questa nuova testa del mandrino che sfrutta i segnali inerziali, la rigidità dinamica è stata aumentata del 150 %, mentre il tasso di rimozione del materiale è stato quadruplicato. Per quanto riguarda l’altra testa del mandrino, il rapporto di smorzamento è aumentato di oltre il 40 % e il tasso di rimozione è aumentato di otto volte. I dispositivi di fissaggio intelligente, utilizzati ai fini del potenziamento delle capacità di smorzamento, erano costituiti da tre diversi strumenti di smorzamento attivi (basati sullo sfruttamento di fluidi magnetoreologici, elastomeri magnetoreologici e correnti parassite) e due dispositivi di bloccaggio attivo. La capacità di questi dispositivi di adattarsi alle varie dinamiche di pezzi di lavoro grandi e flessibili è stata migliorata di oltre il 600 %. Nell’ambito del progetto sono stati inoltre creati due diversi calibratori dinamici che hanno dimostrato chiaramente di essere in grado di potenziare le prestazioni in termini di lavorazione mediante una misurazione automatica del comportamento dinamico degli utensili. Questi dispositivi producono grafici di stabilità e forniscono automaticamente i migliori parametri di processo per garantire una lavorazione ottimale e condizioni di taglio libere di vibrazioni. Il tasso di rimozione del materiale è stato più che triplicato e la rugosità superficiale è diminuita di oltre il 50 %. Per di più, è stato utilizzato un complesso di generatori all’interno di un mandrino per raccogliere le vibrazioni del dispositivo e fornire energia a un sistema di comunicazioni senza fili in grado di monitorare le condizioni fino a una distanza di 10 metri. Gli sviluppi del progetto contribuiscono a stimolare l’innovazione nel settore delle macchine utensili, spianando la strada all’assorbimento da parte del mercato e stimolando l’economia dell’UE.

Parole chiave

Macchina utensile, produttività, fabbricazione, plug-and-produce, controllo dinamico, DYNXPERTS

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