I controlli CNC FANUC sono perfetti per la nuova macchina per la rettifica interna di Studer, produttore di utensili svizzero  

Obiettivo: trovare il controllo CNC adatto per la nuova Studer S141, una macchina universale per la rettifica interna per parti flangiate e mandrini con lunghezza fino a 1300 mm.  

Soluzione: in seguito a una lunga collaborazione con FANUC, Studer ha scelto un controllo CNC FANUC 31i Model B. Un fattore decisivo a favore della scelta è stata la comprovata affidabilità di FANUC. Il modello 31i Model B è caratterizzato da un componente "Panel i" integrato che esegue software Studer tramite un'interfaccia utente dedicata.

Risultato: il controllo CNC FANUC offre numerosi vantaggi a Studer, ad esempio funzionamento e programmazione intuitivi, tecnologia di calibrazione e sensori integrati per il monitoraggio dei processi, un sistema PMC ad alta velocità (PLC integrato), memoria di programma e fino a cinque canali PMC per l'esecuzione simultanea di programmi PMC indipendenti alla massima velocità.

CNC per il futuro

Nuova piattaforma di macchine per la rettifica Studer con un nuovo controllore FANUC

La rettifica interna di parti flangiate o di mandrini con lunghezza fino a 1300 mm non rappresenta affatto un problema per la nuova Studer S141. La macchina, presentata per la prima volta nell'autunno 2014, è il modello di punta di una nuova piattaforma di macchine per la rettifica interna universale e sarà seguita da modelli di altre dimensioni a EMO 2015. Oltre che da diverse nuove funzioni, il modello S141 è caratterizzato dal controllo CNC FANUC 31i-B più recente, che a sua volta offre numerosi miglioramenti rispetto ai modelli precedenti.

Con la macchina S141, Studer prevede di distinguersi in un nuovo segmento di mercato. La macchina per la rettifica universale interna, che sarà disponibile in altre dimensioni a EMO 2015, è perfetta per eseguire la rettifica di pezzi lunghi fino a 1300 mm, ad esempio alberi e alloggiamenti di mandrino, alberi rotore o assi. Mentre i componenti di dimensioni minori possono essere montati solo sul mandrino, i pezzi lunghi possono essere supportati anche da una lunetta fissa.

Le caratteristiche della macchina S141 sono notevoli già sulla carta. La lunghezza massima per la rettifica interna è di 250 mm, mentre quella esterna è di 150 mm. Il diametro utile sulla tavola può raggiungere i 400 mm e il peso massimo consentito per i pezzi è di 250 kg. Anche per la macchina S141, il nome Studer è sinonimo di precisione, qualità dovuta principalmente al basamento della macchina in Granitan® con un buon comportamento termico e buone proprietà di smorzamento. La grande distanza tra i binari guida e le slitte estremamente rigide garantisce eccezionale stabilità, caratteristica indispensabile per una lavorazione dinamica di precisione. Tutti i componenti che influiscono sulla precisione, inoltre, sono provvisti di stabilizzazione della temperatura.

Innovazioni in grado di aumentare le prestazioni, ad esempio il sistema di binari guida brevettato da StuderGuide®, consentono agli assi di eseguire movimenti rapidi e con precisione elevata, soprattutto perché tutti gli assi sono dotati di azionamenti lineari. La torretta della rettificatrice dotata di un massimo di quattro mandrini (incluso un massimo di due mandrini esterni) è azionata in modo diretto e risulta quindi estremamente veloce. Per la rettifica con assi paralleli di coni e svasature, la tavola portapezzo può essere ruotata automaticamente. Per qualsiasi applicazione, Studer dispone della strategia di allineamento appropriata che prevede l'impiego di un massimo di due stazioni dedicate. È disponibile inoltre una sonda integrata in grado di determinare la posizione longitudinale in direzione assiale e radiale.

Controllo CNC: affidabilità comprovata e sguardo al futuro

Per il controllore, Studer si affida a tecnologia comprovata e solida esperienza, come sottolinea Wolfgang Labus, direttore del reparto di progettazione dei prodotti: "Fin dal 1992, abbiamo avviato una stretta collaborazione con FANUC nel campo della tecnologia di controllo e di azionamento. In particolare, apprezziamo l'affidabilità elevata dell'hardware e del software FANUC, che si ritrova anche nei prodotti appena lanciati. Per questo motivo non abbiamo esitato a dotare il nuovo prodotto sviluppato S141 con una generazione di controllori relativamente nuova FANUC 31i Model B".

In modo analogo ai controlli FANUC utilizzati per le macchine Studer nel passato, la versione selezionata è inoltre dotata di un PC industriale FANUC "Panel i" integrato su cui il software Studer viene eseguito tramite un'interfaccia utente di proprietà. Il software include ad esempio StuderPictogramming, che consente all'utente di disporre i cicli di rettifica individuali e la generazione automatica del codice ISO. Il software per la misurazione del disco di rettifica Studer Quick-Set riduce i cicli di allineamento fino al 90 percento.

I programmi StuderWIN e StuderSIM sviluppati da Studer sono adatti a diverse applicazioni di rettifica interna e consentono una programmazione sicura di tutti i cicli di base per rettifica, allineamento e misurazione di supporto alla lavorazione. In particolare, StuderWIN si distingue grazie a microfunzioni con cui le routine di rettifica e allineamento possono essere programmate liberamente al fine di ottimizzare l'intero processo di rettifica. Le opzioni software per il calcolo della tecnologia di rettifica, l'allineamento ottimizzato, nonché la rettifica di contorni, filettature e forme migliorano la funzionalità della macchina.

Miglioramenti significativi

Gli sviluppi nel campo del software e del controllo sono continuati negli ultimi anni, con grandi vantaggi per il modello S141. Di conseguenza la misurazione, il rilevamento del contatto e i sistemi di carico e manipolazione sono collegati al controllore FANUC consentendone il controllo diretto dall'interfaccia utente. Wolfgang Labus spiega: "FANUC ci offre l'opportunità di integrare completamente nel controllore i nostri sensori e la nostra tecnologia di calibrazione per il monitoraggio dei processi, il rilevamento del contatto e i sistemi automatici di bilanciamento del carico. In questo modo la programmazione dei diversi sistemi risulta semplice e standardizzata". Lo schermo da 15" con modalità touchscreen del modello FANUC 31i-B facilita inoltre il funzionamento e la programmazione della macchina. Tutti gli elementi del controllo sono disposti in modo pratico, chiaro ed ergonomico. Per un attrezzaggio semplice appropriato per il processo di rettifica, Studer ha sviluppato un dispositivo manuale dedicato che funziona in modo semplice con il controllo CNC FANUC.

La macchina S141 si distingue rispetto alle altre grazie anche alla tecnologia di azionamento avanzata di cui dispone, con motori lineari in tutti gli assi. "Sfortunatamente, non di FANUC", osserva Wolfgang Labus. "Naturalmente, sarebbe ideale se tutti i componenti provenissero da un'azienda e fossero installati nell'armadio elettrico da un gruppo di fornitori. Questo tuttavia dimostra anche che, in casi eccezionali, FANUC ha la capacità di supportare prodotti di terze parti e rende disponibili i parametri tecnici rilevanti in modo che tutti gli elementi del sistema di azionamento si adattino perfettamente al controllore".

Durante lo sviluppo della macchina S141, non era ancora disponibile un azionamento lineare corrispondente di FANUC. Questo problema potrebbe essere risolto nell'immediato futuro, accenna Antoine Ferrari, responsabile tecnico delle vendite di FANUC per Studer: "La serie di motori lineari LiS D1 che abbiamo appena sviluppato è caratterizzata da un ingombro più compatto e di conseguenza da una maggiore densità di prestazioni. Il nuovo modello 4500 N, ad esempio, è 50 mm più sottile di quello precedente".

Collaborazione proficua

Grazie alla lunga collaborazione, Studer ha acquisito una notevole esperienza interna sulla tecnologia FANUC. Anche per i nuovi prodotti sviluppati, ad esempio la macchina S141, secondo quanto afferma Wolfgang Labus gli specialisti dei sistemi di controllo e azionamento della sede svizzera di FANUC a Bienna hanno fatto parte della squadra Studer fin dall'inizio. In genere, gli azionamenti vengono specificati insieme e l'attrezzatura del controllo viene discussa. Secondo l'opinione del responsabile della progettazione dei prodotti il supporto ricevuto è straordinario. "Di recente abbiamo anche ricevuto un controllore completo in prestito per eseguire il test di interfacce e di altre specifiche sul controllo CNC prima della produzione del prototipo".

In questo modo si garantisce che tutte le funzioni di base siano sincronizzate fin dalle fasi iniziali. Quando una nuova macchina entra nella produzione di serie, sono necessari in genere alcuni adattamenti, ad esempio sulle interfacce per la gestione dei dati del cliente. Wolfgang Labus specifica ulteriormente: "Un numero sempre maggiore di clienti desidera conoscere quale pezzo può essere sottoposto a rettifica, quando e con quale livello di qualità. I clienti desiderano la documentazione tecnica sui dati e sui risultati di misurazione della macchina, nonché la disponibilità delle interfacce corrispondenti. Questo è un requisito che diventerà sempre più importante in futuro".

FANUC è preparato per questa esigenza. Nella generazione dei controlli Model B, è disponibile circa una dozzina di protocolli di interfaccia che consentono al controllo CNC di comunicare con molti dispositivi periferici. Oltre al protocollo standard Profibus, di recente è diventato disponibile anche ProfiNET. Sono supportati inoltre i protocolli FL-Net, EtherNet/IP, Fast Ethernet, MOD-Bus e altri ancora.

Un sistema PMC veloce supporta le installazioni periferiche

La nuova serie di controlli CNC 3xi Model B offre diversi vantaggi, soprattutto per le installazioni di periferiche. Il suo sistema PMC ad alta velocità (PLC integrato) è tre volte più veloce del modello precedente e anche la memoria di programma disponibile è aumentata in modo analogo. Per lavorazioni sofisticate, risulta estremamente utile che fino a cinque canali PMC siano disponibili nel modello 31i-B, consentendo l'esecuzione contemporanea di programmi PMC indipendenti alla massima velocità.

Responsabili dell'incremento dei risultati sono il veloce processore PMC e il trasferimento di dati tra i sistemi CNC e PMC, accelerato grazie alla nuova tecnologia bus. Antoine Ferrari pone l'attenzione su FANUC I/O-Link i, che è significativamente più potente del predecessore. È grado infatti di trasmettere un numero doppio di segnali PMC-I/O per canale e di conseguenza è possibile connettere attualmente 24 gruppi anziché 16. Tale miglioramento ha inoltre effetti positivi sulla funzione di sicurezza integrata "Dual Check Safety", perché un unico cavo I/O-Link i è sufficiente per trasmettere i segnali sicuri.

All'utilizzo di I/O link i sono associate anche nuove opportunità di diagnostica. Tramite la funzionalità di rilevamento del punto in cui si è verificato l'errore, l'utente può ad esempio stabilire se un output digitale è difettoso o interrotto. Sullo schermo CNC, viene visualizzata l'origine dell'errore e di conseguenza l'intervallo di tempo di diagnostica si riduce significativamente. Nell'ambito della manutenzione preventiva, è interessante anche la funzione di rilevamento delle dispersioni che consente di monitorare i livelli di resistenza alle dispersioni. I problemi imminenti al motore possono pertanto essere rilevati in una fase iniziale e risolti quindi dal personale addetto alla manutenzione.

Risparmio energetico consistente

Come riconoscimento dell'efficienza in campo energetico, le macchine Studer vantano non solo l'etichetta "Blue Competence" rilasciata dalla German Engineering Federation (VDMA), ma anche l'etichetta BluePlus propria di Studer, che rappresenta sei misure complete che favoriscono la riduzione del consumo energetico. Wolfgang Labus spiega: "Otteniamo i miglioramenti soprattutto tramite l'utilizzo del nostro software ottimizzato, nonché tramite misure di progettazione nel campo della fornitura di refrigerante e nel sistema di estrazione. L'utilizzo di componenti elettrici ottimizzati dal punto di vista energetico, favorito da FANUC nel campo della tecnologia di controllo e di azionamento, fa parte del concetto BluePlus".

In campo hardware, ad esempio, grazie all'utilizzo di elettronica all'avanguardia e con prestazioni elevate, FANUC è stata in grado di ridurre la potenza dissipata dagli azionamenti di un ulteriore dieci percento. A livello software, l'utente può selezionare il livello di risparmio energetico desiderato mediante una funzione apposita. A seconda dei requisiti di lavorazione, l'utente è libero di scegliere tra un output completo e un utilizzo di energia ottimizzato, che in genere determina una lavorazione più lenta.

Anche i modelli aggiuntivi S131 e S151 verranno lanciati con il controllo CNC FANUC 31i-B in dotazione. L'obiettivo di Wolfgang Labus è tuttavia un ulteriore nuovo controllo CNC FANUC, ovvero il controllo 0i-F compatto: "Si tratta di un'altra alternativa per il segmento di fascia più bassa delle nostre serie di tipo diverso che hanno solo pochi assi e che non richiedono capacità multi-canale".

Con il controllo 0i-F, presentato per la prima volta ad AMB 2014, il leader mondiale sul mercato di controlli CNC ha rivelato il proprio concetto di semplicità, in base al quale tutti i controlli CNC FANUC vengono creati secondo uno standard unificato e dispongono di istruzioni operative confrontabili. Tale concetto facilita la progettazione di serie di macchine, operazioni e attività di manutenzione e assistenza configurate in modo modulare.

Rettifica con qualità svizzera di livello superiore

Fritz Studer AG of Steffisburg, Svizzera, ha circa 800 dipendenti e, insieme alle società tedesche Schaudt e Mikrosa, è membro di United Grinding Group, un gruppo di tecnologia di rettifica circolare. Studer può vantare oltre 100 anni di esperienza nello sviluppo e nella produzione di macchine per la rettifica di precisione circolare. Con circa 22.000 sistemi consegnati, Studer è considerata l'azienda leader sul mercato nel settore della tecnologia di rettifica universale, esterna, interna e di forme non cilindriche. La gamma di prodotti comprende non solo macchine standard, ma anche sistemi sofisticati di rettifica circolare con precisione elevata per la lavorazione di pezzi di piccole e medie dimensioni. Studer offre inoltre software, integrazione di sistemi e un vasto portafoglio di servizi. Tra i suoi clienti si annoverano aziende meccaniche, automobilistiche, di progettazione di utensili e stampi, aerospaziali, di sistemi pneumatici/idraulici, di elettronica/elettrotecnica, di tecnologia medicale, del settore dell'orologeria, nonché di lavorazione conto terzi.

Prodotti FANUC utilizzati