La nuova sviluppo rappresenta un notevole progresso in un campo tecnologico altamente specializzato: aumenta il numero di pistoni azionabili simultaneamente, portando a un significativo incremento della produttività. Nel primo utilizzo da parte del cliente, il tempo ciclo è diminuito del 70% rispetto alla precedente soluzione con quattro pistoni.
Gli involucri di statore sono per MAPAL componenti focali, per i quali l'azienda offre un ampio portafoglio di soluzioni per utensili e processi. Il punto di partenza dello sviluppo attuale è stata la lavorazione di un foro di statore in un involucro in alluminio a parete sottile per la mobilità elettrica. L'applicazione concreta combina una geometria del componente impegnativa con elevate esigenze di economicità - e richiedeva una soluzione utensile adeguatamente potente.
Regolazione come principio utensile flessibile per contorni complessi
Gli strumenti di regolazione consentono lavorazioni di tornitura su centri di lavorazione con asse U, in particolare per componenti cubici con contorni interni complessi, diametri diversi, nonché intagli o rientranze. La lavorazione avviene con il pezzo fermo e consente di riunire più fasi di lavorazione in un'unica morsa. Nel caso presente, si tratta della lavorazione interna del foro di statore per un motore elettrico. Il componente in alluminio fuso è a parete sottile e geometricamente impegnativo: il contorno del foro presenta diametri diversi, raggi di transizione, intagli e rientranze. Allo stesso tempo, ci sono elevate esigenze di coassialità, rotondità e concentricità di tutte le caratteristiche di lavorazione.
Soluzione collaudata con pistone quadruplo
Fino ad ora, MAPAL ha utilizzato per la lavorazione un mandrino di tornitura a controllo a stelo con pistone quadruplo e lame di finitura larghe. Quattro pistoni azionati in modo sincrono, ciascuno con un'escursione di 20 mm, hanno realizzato la lavorazione complessa in un tempo ciclo di 120 secondi per ogni involucro di statore. Con l'aumento dei numeri di produzione nel settore della mobilità elettrica, MAPAL è stata chiamata a ottimizzare il processo.
Nuovo concetto consente sei pistoni
Dotare lo strumento di più taglienti è una soluzione ovvia per aumentare la produttività. Tuttavia, il salto innovativo non risiede nel numero maggiore di taglienti, ma nel realizzarlo all'interno dei limiti costruttivi di uno strumento di regolazione attraverso la riprogettazione dell'azionamento dei pistoni. Infatti, il concetto esistente non offriva spazio per ulteriori taglienti. Mentre nei precedenti pistoni quadrupli veniva utilizzato un sistema classico di trasmissione della forza tramite il stelo, per la nuova soluzione è stata completamente rivista l'interno dello strumento.
Attraverso lo spostamento del meccanismo di ingranaggio all'esterno nel pistone stesso, i componenti mobili sono diventati notevolmente più compatti e soprattutto più leggeri, riducendo così anche le forze che si generano. Di conseguenza, mantenendo invariata l'interfaccia dell'utensile e dimensioni esterne quasi identiche, il numero di pistoni azionabili simultaneamente è aumentato da quattro a sei. Per questa soluzione costruttiva è stato richiesto un brevetto, che è stato riconosciuto.
Due varianti per esigenze diverse
Per soddisfare esigenze diverse nella lavorazione, MAPAL ha realizzato due varianti basate sul nuovo concetto. Nella prima versione, sei pistoni lavorano simultaneamente verso l'esterno, creando uno strumento a sei taglienti completo. L'escursione è di 10 millimetri, corrispondente a un intervallo di diametro di 20 millimetri. Nella seconda variante, il sistema è progettato come concetto 3+3: l'azionamento del stelo controlla tre pistoni, mentre tre pistoni di contropressione rimangono in posizione. A causa del movimento opposto, qui si ottiene un'escursione di ±5 millimetri per pistone, corrispondente a un intervallo di lavorazione di 10 millimetri di diametro. La disposizione dei taglienti riduce le forze di trazione e consente al contempo l'uso combinato di diverse geometrie di taglienti. In questo modo, per diverse aree di contorno, possono essere utilizzate sia lame di finitura larga per elevate avanzamenti che lame a raggio economiche per rientranze e transizioni.
Fino al 70% di tempi ciclo più brevi nella pratica
Il valore aggiunto per il cliente si manifesta immediatamente nelle prestazioni del processo. La soluzione quadrupla utilizzata fino ad ora lavorava il contorno in 120 secondi. Con la variante 3+3 del nuovo pistone a sei vie, il tempo ciclo è stato ridotto a 35 secondi. La versione completa a sei vie ha persino raggiunto 33 secondi. Ciò riduce il tempo di lavorazione di circa il 70%, mantenendo un'elevata precisione e sicurezza del processo. Un ulteriore vantaggio risiede nei potenziali costi di materiale da taglio ridotti per la variante 3+3, poiché le lame standard possono essere utilizzate in modo mirato dove non è necessaria una geometria di finitura larga.
Determinante per questo aumento delle prestazioni è la massa ridotta delle parti mobili. Negli strumenti di regolazione, non è il peso totale a essere decisivo, ma soprattutto la massa dei pistoni mobili. Più leggeri sono, minori sono le forze centrifughe e maggiore può essere la velocità senza superare la forza di azionamento limitata del stelo della macchina. Proprio qui si inserisce la nuova sviluppo. Essa consente velocità più elevate e amplia così la finestra di processo. Allo stesso tempo, rimane la tipica forza degli strumenti di regolazione: i contorni possono essere adattati in modo flessibile tramite il programma NC in caso di modifiche al componente, senza dover modificare costruttivamente lo strumento stesso. Inoltre, attraverso la sostituzione dell'utensile applicativo, lo strumento di base può essere utilizzato in modo flessibile, rapido ed economico per varianti di componenti o nuove applicazioni.
Il primo utilizzo del nuovo pistone a sei vie di MAPAL nella lavorazione di involucri di statore è stato estremamente riuscito, ulteriori strumenti sono in fase di attuazione. Lo sviluppo dimostra anche che MAPAL sta perseguendo in modo coerente la lavorazione di regolazione come un campo tecnologico strategicamente rilevante. Per gli utenti, ciò significa continuità in un segmento specialistico impegnativo - e un partner che accompagna e promuove questa tecnologia flessibile da molti anni.
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