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25 feb 2015

Comunicato Stampa: Un nuovo approccio alimenta una rivoluzione nell’alesatura asimmetrica


L’innovazione nell’alesatura di precisione aumenta la produttività e riduce i costi

 

La nuova soluzione di alesatura lineare asimmetrica Kennametal migliora la rigidità di lavorazione, le velocità di processo e la qualità dei fori  riduce la manutenzione e la gestione degli utensili.

L’alesatura di precisione è un processo vitale nella produzione di molti componenti critici. La precisione e la finitura dell’alesatura di un albero a gomiti a cuscinetti multipli in un blocco motore sono direttamente legate alla potenza e all’efficienza del carburante e il tempo necessario è in diretta relazione con i profitti del produttore di motori. Le alesature di precisione in numerosi componenti ingegnerizzati sono essenziali per la metrica delle prestazioni critiche. Tali alesature devono soddisfare tolleranze critiche; ma il vantaggio è che l’alesatura di precisione può essere costosa e laboriosa e un piccolo sbaglio o errore può tradursi nello scarto di parti costose. La risposta di Kennametal è una soluzione composta da una barra di alesatura lineare geometrica e asimmetrica, definita una rivoluzione del processo da utenti entusiasti.

Per definizione, l’alesatura, al contrario della foratura, è un processo di lavorazione nel quale i diametri interni vengono eseguiti con reale riferimento alla linea centrale del mandrino. Questo processo viene eseguito nella maggior parte dei casi tenendo bloccato il pezzo e facendo ruotare e avanzare l’utensile da taglio, benché l’alesatura possa essere eseguita anche lasciando regolabili sia l’utensile da taglio che il pezzo.

Le applicazioni più comuni dell’alesatura comprendono la barenatura o la finitura di fori fresati, o forati e superfici interne contornate. Le operazioni associate, che a volte vengono eseguite simultaneamente con l’alesatura, includono tornitura, sfacciatura, smussatura, lamatura e filettatura.

Esecuzione

Immaginiamo un piccolo blocco motore con cinque valvole in linea che richiede l’alesatura dell’albero a gomiti. L’approccio convenzionale per un lavoro di finitura multisede, per esempio, implica l’uso di un alesatore a segmenti orientabili con il seguente processo suggerito (qui designato come Opzione 1.0):
- Un alesatore pilota finisce la prima sede
- Viene inserito l’alesatore multilama che semifinisce e finisce completamente le sedi da 2 a 5.
- L’alesatore viene quindi retratto.

Il vantaggio di questo processo è che si presta all’uso di centri di lavoro CNC orizzontali o multiasse e non richiede un’alesatrice speciale con attrezzature dedicate. Tuttavia, la macchina utensile deve avere una rigidità sufficiente in base alle dimensioni del pezzo, altrimenti la qualità può crollare nettamente. Inoltre, l’introduzione e l’estrazione dell’alesatore nelle sedi finite devono avvenire in modo lento e preciso, altrimenti la retrazione può segnare o danneggiare i taglienti dell’alesatore.

Un’altra opzione generale per le lavorazioni di questo tipo di fori è l’alesatura lineare (Opzione 2.0). Il problema base da risolvere con questa opzione è il seguente: come possono le lame di taglio e i mandrini orientabili dell’utente passare attraverso le sedi non ancora finite che hanno diametri dei fori più piccoli?

I costruttori di macchine utensili CNC hanno risposto a questo dilemma con l’uso di barre di alesatura lineare convenzionali e capacità di “controalesatura” sui loro sistemi. Il  processo ha i seguenti connotati:
- Il sistema portapezzo della macchina utensile solleva il blocco cilindri
- La barra di alesatura lineare attraversa il componente fino a una sede sul lato opposto
- Il blocco cilindri viene regolato verso il basso e bloccato
- I perni dell’albero a gomito vengono semifiniti e finiti completamente
- Il blocco cilindri viene sollevato e la barra di alesatura viene retratta

Il processo velocizza l’avanzamento e la retrazione, poiché l’utensile è supportato a entrambe le estremità; la qualità geometrica del foro finito risulta migliore rispetto all’opzione di alesatura 1.0. Per contro, le funzioni di sollevamento richiedono attrezzature speciali e un controllo CNC e la controalesatura richiesta all’attrezzatura rende impossibile qualsiasi lavorazione addizionale sul lato posteriore.

Le macchine utensili multiasse con tavole di lavoro inclinabili e/o mandrini inclinabili, insieme a barre di alesatura più evolute, contribuiscono all’Opzione di Alesatura Lineare 2.1 con mandrini orientabili espandibili, dove il processo evolve nel modo seguente:
- Viene inserito un alesatore pilota, che finisce la sede 5
- Il componente (o la tavola della macchina) ruota di 180 gradi
- Gli assi X-Y del centro di lavoro sono regolati per l’avanzamento della barra di alesatura fuori centro
- La barra di alesatura con pattini guida viene centrata nella sede 5
- I pattini guidai vengono espansi
- Le sedi da 1 a 4 vengono semifinite e finite completamente
- I pattini guidai rientrano
- La barra di alesatura viene retratta fuori centro

L’Opzione 2.1 utilizza la regolabilità multiasse della macchina utensile. Essa mantiene i vantaggi dell’Opzione 1.0 eliminando la necessità di funzioni di sollevamento o di controalesatura e dell’Opzione 2.0 con il supporto a entrambe le estremità dell’utensile. Gli svantaggi sono che la complessa meccanica interna di questo tipo di barra di alesatura è costosa e difficile da gestire. La lubrificazione insufficiente può danneggiare la meccanica interna sensibile e, se il monitoraggio non è preciso, l’utensile può bloccarsi o agganciarsi nel pezzo e causare danni alla macchina, alle attrezzature, all’utensile e al pezzo.

Una soluzione asimmetrica
In collaborazione con la divisione blocchi motore di un’importante Casa automobilistica, lo staff ingegneristico di Kennametal ha fatto progredire la funzione di alesatura con  l’Opzione 3.0, l’alesatura lineare asimmetrica. Si tratta di un balzo in avanti sul piano geometrico, che accentua i vantaggi dell’alesatura e dell’alesatura lineare, eliminando virtualmente, nello stesso tempo, gli svantaggi di entrambe.

Come nella maggior parte delle soluzioni avanzate, il principio di base è molto semplice. I diametri guida normali sono di materiale pieno o costruiti con 3 o più segmenti guida, che non lasciano gradi di libertà dalla parete del foro durante l’inserimento e l’estrazione. La soluzione Kennametal si appoggia su segmenti guida in una conformazione simile a quella di un tipico alesatore con pattini guida, ma il pattino guida, normalmente situato a 180° rispetto al tagliente, è stato rotato in modo che il progetto risultante lasci il pattino disimpegnato di entrata e uscita del pattino guida anche durante il passaggio attraverso i fori grezzi. Questa geometria permette l’avanzamento della barra attraverso i fori grezzi su un percorso eccentrico. Il processo, quindi, ha la seguente connotazione:
- Viene inserito un alesatore pilota, che finisce la sede 5
- Il componente (o la tavola della macchina) ruota di 180 gradi
- La barra di alesatura asimmetrica viene fatta avanzare fuori centro usando gli assi X-Y del centro di lavoro
- L’utensile si muove al centro e finisce simultaneamente le sedi da 1 a 4
- L’utensile viene retratto fuori centro con un’uscita rapida.

Questa alesatura lineare asimmetrica mantiene tutti i vantaggi delle soluzioni di alesatura lineare precedenti - fori di precisione di elevata qualità, supporto su entrambe le estremità dell’utensile - mentre non sono richieste costose funzioni di sollevamento, controalesature ostrusive o meccanismi critici all’interno dell’utensile. Aggiunge inoltre il fatto che i movimenti di entrata e uscita completi possono essere eseguiti a velocità di avanzamento aumentate su centri di lavoro convenzionali, migliorando l’efficienza del processo.

Naturalmente, essendo questa una soluzione Kennametal, anche le parti indexabili offerte con questa soluzione di alesatura a barra eccentrica sono avanzate. Gli inserti RI8 a elevata precisione hanno otto taglienti con conicità posteriore predefinita, che permette elevate velocità di avanzamento. Il diametro può essere regolato fino alla precisione di 1 micron. L’elevata forza di serraggio offerta dalle viti di serraggio coniche evita ogni effetto di aggiustamento.

Sia gli inserti che la barra di alesatura asimmetrica sono stati progettati in modo che gli inserti si blocchino direttamente sul corpo della barra di alesatura. Ciò elimina la necessità di cartucce, con le tolleranze e gli spazi addizionali che esse richiedono. In breve, questa soluzione di alesatura lineare asimmetrica aumenta la robustezza di lavorazione e le velocità del processo e riduce la manutenzione e la gestione degli utensili, mantenendo nello stesso tempo la compatibilità con i centri di lavoro CNC – una soluzione che qualsiasi produttore alla ricerca di miglioramenti del processo troverà assolutamente interessante.

BARRA LATERALE – Lo scorso Novembre Kennametal è entrata nella rosa dei vincitori del Supplier Innovation Award BMW 2014.
Lo scorso Novembre, Kennametal Inc. ha annunciato che l’azienda è stata selezionata fra i tre fornitori che hanno ricevuto il Supplier Innovation Award BMW 2014 nella categoria produttività.
Kennametal, l’unico fornitore di utensili a essere stato nominato per il premio, ha ricevuto un riconoscimento per gli oltre 30 anni di partnership con BMW. Fra le ragioni per cui BMW ha inserito Kennametal nella rosa dei candidati per il premio, vi è stata la nuova utensileria innovativa che ha aumentato la produttività nella produzione di blocchi motore presso la fabbrica BMW di Steyr, in Austria. Kennametal dedica un team di soluzioni ingegnerizzate alla collaborazione con BMW su questi affinamenti di miglioramento della
produttività.

"Siamo onorati per essere stati scelti fra gli oltre 200 fornitori che hanno concorso al premio BMW", ha affermato Gérald Goubau, vicepresidente e direttore generale della divisione utensili di Kennametal. "E’ una  grande affermazione e un riconoscimento della nostra missione di fornire innovazione apprezzata dai clienti; qualcosa che ci impegnamo a fare ogni giorno".

Il Gruppo BMW considera l’innovazione come la base del successo economico e della futura competitività di un’azienda. L’unico modo per vincere le sfide che si presenteranno al settore automobilistico passa attraverso un elevato livello di creatività e inventiva. Il Gruppo BMW riconosce quindi i suoi fornitori più innovativi come partner chiave, che giocano un ruolo cruciale nell’implementazione di successo dei nuovi sviluppi. Il Supplier Innovation Award è stato concepito per offrire un tributo ai loro risultati.

La geometria della barra Kennametal permette l’avanzamento della barra attraverso i fori grezzi su un percorso eccentrico.

I blocchi cilindri sono un eccellente esempio della necessità dell’alesatura lineare di precisione e di maggiore efficienza del processo.

 

Kennametal Italia S.p.A.
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SPINOLA Roberta
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roberta.spinola@kennametal.com

Per maggiori informazioni, visitare il sito web dell’azienda all’indirizzo www.kennametal.com.

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