L'azienda produttrice di utensili olandese, Hembrug, sviluppa torni con sistema CNC di livello mondiale con controlli CNC FANUC Oi-D

Obiettivo:
Sviluppare torni con sistema CNC HSC con la stabilità estrema necessaria per la lavorazione di acciaio indurito.

Soluzione:
Grazie all'utilizzo di materiali per utensili all'avanguardia e dotati di una straordinaria gamma di funzionalità, ad esempio cuscinetti idrostatici, controllori CNC e servomotori di fascia alta di FANUC, i torni con sistema CNC HSC di Hembrug consentono di ottenere risultati impeccabili con precisione fino all'ordine dei nanometri.

Risultato:
Una gamma competitiva di torni con sistema CNC HSC dotato di componenti FANUC all'avanguardia per prestazioni e durabilità eccezionali.


Precisione elevata nella lavorazione di materiali duri

Le macchine per la tornitura di materiali duri di Hembrug consentono di raggiungere precisioni nell'ordine di grandezza dei micron

La tornitura di materiali duri si è affermata come un'alternativa economica alla rettifica circolare. Hembrug, pioniere di questa tecnologia, attualmente si è specializzata quasi esclusivamente nella tecnologia della tornitura di materiali duri rapida ed estremamente precisa e offre macchine per lavorare pezzi del diametro di 1.500 mm. FANUC, partner nel campo dei sistemi di azionamento e di controllo, fornisce a queste macchine controlli CNC serie 0i-D e 32i, a seconda delle specifiche. Hembrug Machine Tools, con sede nella città olandese di Haarlem, è un'azienda in precedenza pubblica e privatizzata nel 1983. Originariamente presente nel campo delle macchine per tornitura ad altissima precisione fin dagli inizi degli anni '90, questa azienda a conduzione familiare si è specializzata nella tornitura di materiali duri. "In quel periodo erano diventati disponibili per la prima volta nuovi materiali per utensili che rendevano possibile la lavorazione meccanica dell'acciaio indurito", ricorda il responsabile della progettazione Bert de Veer. "Per implementare la tornitura di materiali duri precisa e di qualità elevata, abbiamo sviluppato macchine con un particolare grado di stabilità, poiché le forze generate durante tale lavorazione sono enormi e la precisione nell'ordine di grandezza dei micron non sarebbe altrimenti raggiungibile." Con molti anni di esperienza nella progettazione di macchine per tornitura con cuscinetti idrostatici, Hembrug ha conquistato il mercato di nicchia della tornitura di materiali duri e ha reso tale tecnologia un'alternativa efficiente alla rettifica circolare come finitura di precisione. A tale riguardo, l'azienda può anche offrire numerosi esempi. Bert de Veer ricorda che all'inizio le macchine per tornitura di materiali duri di Hembrug venivano fornite ai clienti per la costruzioni di utensili e di stampi e utilizzate per la produzione di bottiglie in materiale PET: "Ancora oggi, sulle nostre macchine non vengono torniti solo gli utensili di stampaggio a iniezione per preforme, ma anche gli stampi, incluse le filettature. Tramite una torretta con utensili motorizzati, vengono fresati anche i piccoli condotti per sfiato, in modo che gli utensili finiti completi possano essere rimossi dalla macchina." Applicazioni aggiuntive possono essere trovate nel settore automobilistico (ugelli di iniezione, ruote dentate), nella produzione di cuscinetti (piste interne ed esterne) nonché in campo idraulico e pneumatico (valvole).

Pezzi con diametro di tornitura fino a 1.500 mm

La serie Mikroturn di Hembrug comprende macchine ad altissima precisione per la tornitura di materiali duri completamente idrostatiche e virtualmente prive di usura in grado di lavorare un'ampia gamma di parti. Le macchine orizzontali della serie CNC 100 sono adatte a piccole parti con fori a partire da 1 mm, mentre le macchine per la tornitura verticali sono disponibili per pezzi grandi e pesanti con diametro da 450 mm a 1.500 mm.
Tutte le macchine Mikroturn hanno un elemento in comune, spiega Bert de Veer: "Le macchine Mikroturn sono caratterizzate dalla precisione più elevata raggiungibile attualmente con la tornitura di materiali duri". Inoltre, supporta questa affermazione con cifre precise: "Con queste macchine, è possibile ottenere le tolleranze seguenti su pezzi di durezza fino a 70 HRC e fino a un diametro di 1.500 mm: precisione di superficie con valore Ra da 0,0001 a 0,0004 mm, precisioni di forma comprese tra 0,0002 e 0,001 mm e precisione dimensionale di 0,002 mm o inferiore".

Tecnologia idrostatica per garantire una precisione durevole

Con tolleranze di questo tipo, le macchine Mikroturn rappresentano le principali concorrenti delle rettificatrici cilindriche, cui sono superiori anche in diverse altre aree. Nella tornitura di materiali duri, pertanto, il pezzo non richiede il serraggio, con un conseguente risparmio di tempo e la possibilità di evitare gli errori correlati. È possibile realizzare un qualsiasi numero di contorni con un solo utensile, senza la necessità di utilizzare costosi dischi di rettifica. Aspetto ancora più importante, la tornitura di materiali duri è un processo ecosostenibile, in molti casi eseguito in condizioni di ambiente secco, mentre la rettifica produce sempre residui che richiedono uno smaltimento costoso. Riepilogando, la tornitura di materiali duri consente di ottenere una produttività maggiore in numerosi scenari di lavorazione meccanica.
Rispetto ad altre macchine per la tornitura di materiali duri, le macchine di Hembrug si distinguono per la loro alta precisione a lungo termine, grazie alla presenza dei cuscinetti idrostatici per il mandrino e per i binari guida. Tali macchine raggiungono valori di precisione in termini di ripetibilità e terminazione di 0,1 micron e mantengono questa uniformità a lungo termine, come dichiara Bert de Veer: "Le macchine senza cuscinetti idrostatici raggiungono questi valori solo quando sono nuove, mentre le nostre macchine possono offrire questa qualità anche dopo 20 o 30 anni."

Hembrug e FANUC - una collaborazione affidabile

Da molti anni Hembrug collabora con FANUC, leader del mercato mondiale nella tecnologia CNC, nell'ambito dei sistemi di controllo e di azionamento. Peter van Ommeren, responsabile della progettazione elettrica, dichiara: "Utilizzavamo in genere il controllo CNC FANUC serie 15-TB, mentre oggi per le nostre macchine Mikroturn standard utilizziamo i sistemi CNC serie 0i-D che offrono una risoluzione di 100 nm. Per attività più sofisticate, abbiamo sviluppato macchine Mikroturn speciali che possiamo dotare del controllo CNC FANUC serie 32i che con i rapporti di riduzione appropriati consente una risoluzione di 10 nm."
Nella sua produzione, Hembrug utilizza numerose macchine di sua proprietà con controllo CNC FANUC 0i-D, "perché questa combinazione funziona perfettamente", chiarisce Peter van Ommeren. "Ascoltiamo sempre le opinioni dei nostri clienti. Non si sono praticamente verificati errori correlati al controllo, nemmeno in molti anni. L'elettronica, i motori e i controlli FANUC sono caratterizzati dal più alto livello di qualità e sono estremamente robusti, anche sotto l'influsso di forze elettromagnetiche." Un'ulteriore caratteristica positiva di FANUC è la compatibilità con i nuovi sistemi, che ci consente di utilizzare macchine degli anni '90 con il controllo 15-TB. Adesso, quasi 20 anni dopo, i programmi possono essere ancora utilizzati sulle macchine e con i controlli più recenti perché, pur tra tutte le innovazioni apportate alle funzioni aggiuntive, FANUC ha mantenuto la struttura di base. In questo modo, in qualità di produttori di macchine siamo facilitati nell'implementazione e i clienti possono evitare di frequentare corsi di formazione."

"Questa combinazione funziona perfettamente; continuiamo a sentirlo ripetere all'infinito dai nostri clienti. Non si sono praticamente verificati errori correlati al controllo, nemmeno in molti anni. L'elettronica, i motori e i controlli FANUC sono caratterizzati dal più alto livello di qualità e sono estremamente robusti, anche sotto l'influsso di forze elettromagnetiche."

Nuovi progetti di sviluppo per aumentare la produttività

Negli anni più recenti, Hembrug ha sviluppato numerosi progetti di macchine, caratterizzate non solo da precisione elevata, ma anche da estrema produttività. A EMO 2011, ad esempio, l'azienda ha introdotto i due modelli Mikroturn Twin Spindle e Mikroturn 100 CNC Special. Il modello Mikroturn Twin Spindle è dotato di due mandrini completamente idrostatici con motori per mandrino e motori lineari per il movimento sul piano XZ integrati nonché di un robot di alimentazione incorporato completamente automatico. Sebbene in alcuni casi la tornitura di materiali duri sia per natura tre volte più veloce delle operazioni di rettifica equivalenti, i due mandrini consentono di migliorare ulteriormente il tempo di ciclo addirittura del 30% e di incrementare la produttività fino al 100%. Il modello Mikroturn 100 CNC Special è una versione speciale con un mandrino completamente idrostatico dalle prestazioni elevate con 2.000 giri/min, con un motore di coppia integrato e una maggiore corsa nella direzione Z. Rispetto alla versione Mikroturn 100 CNC standard, questo modello consente di tornire pezzi più grandi e più pesanti.
In questi nuovi progetti di sviluppo, Bert de Veer vede un passo importante verso il futuro: "Per lungo tempo siamo stati considerati un'azienda con risultati straordinari a livello mondiale nell'ambito della precisione, ma abbiamo prestato troppa poca attenzione alla produttività. Ora la situazione è completamente cambiata. Nei nostri nuovi progetti di sviluppo, l'interesse è incentrato da una parte sulla produttività e dall'altra sull'aumento della flessibilità per quanto riguarda i desideri dei clienti. Siamo favorevolmente disponibili a fornire soluzioni speciali." Come esempio, cita un progetto che prevede la lavorazione di alberi diversi per pompe a ingranaggi. Tali alberi vengono posizionati su un nastro trasportatore di alimentazione alla macchina, rilevati da una videocamera per elaborazione di immagini e inseriti da un robot. In questo modo la macchina riconosce il pezzo particolare e sceglie automaticamente il programma CNC appropriato.

Contatti diretti per garantire un'alta soddisfazione del cliente

FANUC è stata coinvolta nei nuovi progetti di sviluppo. Peter van Ommeren, responsabile della progettazione elettrica, dichiara: "Per noi, era importante semplificare a FANUC l'integrazione di motori di terze parti. Noi utilizziamo ad esempio motori per mandrino integrati di produttori di terze parti e questo ci ha preoccupato fin dall'inizio. FANUC tuttavia ci ha dimostrato un'ampia disponibilità ed è stato possibile applicare un controllo ai motori senza alcuna difficoltà."
Hembrug è attualmente coinvolta nello sviluppo di interfacce utente speciali progettate per semplificare la manipolazione della macchina da parte dell'utente. Grazie a FANUC Picture, è disponibile un ambiente di sviluppo con prestazioni elevate che ci consente di progettare tali interfacce utente in base ai nostri desideri. Il risultato è attualmente in fase di collaudo nelle nostre strutture di produzione su una macchina Mikroturn con il nostro controllo 32i, in cui, dopo l'indurimento, viene ripassata la filettatura interna in dadi di grandi dimensioni.
L'esperto in elettronica Peter van Ommeren è entusiasta della collaborazione con FANUC: "Anche se rispetto agli altri costruttori di macchine abbiamo prodotto un numero di macchine per tornitura relativamente basso e di conseguenza abbiamo utilizzato solo una piccola quantità di controlli FANUC, il supporto ricevuto da FANUC è stato rapido e di livello eccellente. In caso di qualsiasi dubbio, un contatto diretto è sempre disponibile per fornire assistenza." Peter van Ommeren illustra questo aspetto con un esempio: "Un cliente negli Stati Uniti ci ha chiesto informazioni su un progetto specifico relativo a una sofisticata macchina a quattro assi, con due supporti per utensili e due cambi utensile. Dal punto di vista del controllo e dell'azionamento non era un'attività semplice, pertanto ci siamo rivolti a FANUC per chiedere assistenza. In breve tempo, si è presentato un esperto di FANUC con cui abbiamo potuto discutere del progetto e che ci ha suggerito gli azionamenti e un controllo CNC multicanale della serie 32i. In questo modo siamo stati in grado di rispondere immediatamente alla richiesta del cliente."

Tornitura di materiali duri con il più alto livello di precisione

Fondata nel 1973 come società pubblica e privatizzata nel 1983, attualmente oltre il 95% della progettazione e della produzione di Hembrug comprende macchine ad altissima precisione per la tornitura di materiali duri completamente idrostatiche e virtualmente prive di usura. Le macchine della serie Mikroturn possono lavorare pezzi con durezza fino a 70 HRC e con diametro fino a 1.500 mm. Hembrug ha uno staff di circa 70 dipendenti e produce da 25 a 30 macchine all'anno. Nel 2011 il ricavo delle vendite è stato di circa 15 milioni di euro.