Controllo di precisione per macchina per punzonatura

Obiettivo:
Motorizzare e controllare gli assi su una pressa da 3 tonnellate che punzoni le parti micromeccaniche utilizzate dai produttori di componenti elettrici ed elettronici e di orologeria, micromeccanica e meccatronica. Tradizionalmente questi processi sono stati effettuati idraulicamente o meccanicamente.

Soluzione:
Motorizzare interattivamente, controllare numericamente e monitorare tutte le funzioni della pressa utilizzando motori e un sistema CNC di FANUC. Il questo modo è possibile controllare in modo assoluto il processo di punzonatura anche con un elevato numero di variabili.

Risultato:
La pressa Greub G3 rappresenta un cambiamento significativo nel modo in cui vengono creati nuovi utensili di taglio e di stampaggio di precisione. Utensili semplici, e di conseguenza meno costosi, possono essere progettati per cicli di produzione brevi e medi che si adattano meglio ai prodotti personalizzati richiesti dal mercato.

La punzonatura di parti micromeccaniche eseguita da utensili progressivi è principalmente un processo meccanico o idraulico. La motorizzazione degli assi e il relativo controllo effettuato da un sistema CNC proietta questa tecnologia nell'era di Industry 4.0. Greub, un'azienda svizzera per la progettazione e l'ammodernamento di macchine utensili ha dimostrato consapevolezza delle nuove potenzialità rivolgendosi al leader mondiale nella tecnologia CNC.

Produttori di componenti per orologeria, micromeccanica e meccatronica e di molti componenti elettrici ed elettronici hanno bisogno di parti sottili di piccole dimensioni nei cicli di produzione brevi, medi e lunghi. Questi pezzi sono sottoposti a punzonatura a velocità estremamente elevate (fino a 300 tagli/min) da rulli in acciaio con spessori di meno di 1mm. Erede di una lunga tradizione familiare con esperienza nella ricostruzione di macchine utensili, François Maxime Greub, titolare di Greub Machines SA fondata dal nonno (Jean), ha mostrato subito apprezzamento per le potenzialità della digitalizzazione di tali operazioni, motorizzando pochi anni fa con il partner FANUC piccole presse da 3 tonnellate per adeguarle all'era digitale. Questa perfetta integrazione apre la strada all'implementazione di Industry 4.0, definita la quarta rivoluzione industriale. 

Controllo assoluto delle operazioni

Una pressa progressiva deve funzionare con diversi parametri chiave: la corsa della slitta, con una lunghezza determinata e una possibile modifica dei centri morti superiore e inferiore, la velocità di esecuzione in colpi al minuto e la velocità di alimentazione del rullo in metallo. Gli scarti e/o il pezzo possono essere espulsi mediante la pressofusione o possono essere reintrodotti nella linea di alimentazione, ad esempio per un'operazione di rilavorazione o di sovrastampaggio successivo. La precisione del posizionamento tra punzoni e stampi dipende dal set di utensili stampo e dal ricentraggio finale sul nastro. Tutti questi fattori dipendono da qualità dell'utensile, regolazione della potenza della pressa, resistenza del materiale, perimetro da tagliare o superficie da perforare. Maxime Greub François e Thierry Maître, un integratore di sistemi FANUC indipendente, hanno avuto la geniale idea di motorizzare, controllare numericamente e monitorare in modo interattivo tutte le funzioni della pressa, tenendone completamente in considerazione le caratteristiche meccaniche specifiche. La slitta è stata abbassata di conseguenza e i relativi centri morti superiore e inferiore sono monitorati da un motore di coppia integrato FANUC DiS e dal relativo encoder, attuando una vite a ricircolo di sfera con una forza di pressatura di 3 tonnellate in modo controllato. L'alimentazione del nastro di acciaio è controllata invece da un motore lineare. Il nastro viene svolto da due avvolgitori motorizzati su ciascun lato della macchina, mentre la velocità di alimentazione è monitorata optoelettronicamente. Con sei motori assoluti FANUC, anche la porta di protezione può essere controllata numericamente. Il sistema di azionamento è programmato e controllato da un sistema CNC FANUC Power Motion i-A. "L'interfaccia uomo-macchina FANUC del controllo CNC consente di controllare e di programmare facilmente ogni operazione", dichiara Thierry Maître.

Nuova flessibilità a supporto dell'invenzione

Le presse a controllo CNC non sono nuove, ma la pressa Greub G3 rappresenta un cambiamento significativo nel modo in cui vengono creati nuovi utensili di taglio e di stampaggio di precisione. Utensili semplici, e di conseguenza meno costosi, possono essere progettati per cicli di produzione brevi e medi che si adattano meglio ai prodotti personalizzati richiesti dal mercato. Nel caso di macchine progressive, ad esempio, è possibile integrare in modo semplice nei set di stampi moduli standard per il montaggio di punzoni e matrici facilmente interscambiabili. Il controllore numerico FANUC, in combinazione con uno scanner ottico o laser controlla la funzione di alimentazione del nastro con estrema precisione. Analogamente, la velocità della corsa, di approccio e di taglio, nonché la profondità di penetrazione, possono essere controllate fino a due posizioni decimali. La relazione tra la velocità di esecuzione in colpi, lo spessore da tagliare e la velocità di alimentazione del nastro sono inoltre completamente programmabili. La sicurezza dell'operatore è garantita in qualsiasi momento e tutte le funzioni tengono conto dello stato di funzionamento della pressa. La semplicità di utilizzo del controllore FANUC e le possibilità di integrazione multifunzione (touch screen, 4 canali, 24 assi) consentono ai progettisti di seguire senza limiti la propria immaginazione. Per i produttore nei settori di orologeria, micromeccanica e meccatronica, la possibilità di produrre parti in piccole serie, con elevata ripetibilità e con costi di produzione di massa, apre prospettive completamente nuove.

In anticipo sui tempi?

Greub Machines SA con i partner FANUC e gli integratori di sistemi Thierry Maître possono rivelarsi autentici precursori. Rilasciata nel 2013, la pressa G3 non ha ancora raggiunto il successo come previsto. L'interesse verso l'integrazione numerica delle macchine, in linea con Industry 4.0, può cambiare le cose, ma la parola definitiva è affidata al mercato e alle nuove generazioni di integratori di macchine. La necessità di produrre parti meccaniche più convenienti con sempre maggiore precisione in cicli di produzione brevi favorisce la tendenza a utilizzare il controllo numerico in tutte le aree di produzione. FANUC dispone di controllori, di soluzioni hardware e software e del know-how necessari per supportare le aziende che si muovono in questa direzione. Un team di 50 dipendenti con sede in Svizzera si impegna ogni giorno per essere altezza delle sfide da affrontare.