Servomotori ad alta densità di coppia nel tornio multimandrino

I servomotori AKM di Kollmorgen sono stati installati nel tornio multimandrino CNC MS40C-8 di INDEX-Werke, impiegato sia per la lavorazione a elevato volume di pezzi di precisione, sia per le piccole serie grazie ai tempi brevi di allestimento. Grazie al collegamento per DRIVE-CLiQ, i motori si adattano all’automazione complessiva della macchina senza dispendiose regolazioni.

di Sandra Becker

MS40C-8: dietro questo nome si cela una macchina per la lavorazione dei metalli a otto mandrini del costruttore tedesco INDEX-Werke, progettata per la produzione di componenti complessi in modo completamente automatico. La stessa macchina è disponibile anche nella versione a quattro mandrini doppi, adatta per realizzare pezzi più semplici con doppio volume di produzione e, quindi, più efficiente sotto il profilo dei costi. Il tornio multimandrino CNC, azionato con la tecnologia dei servomotori di Kollmorgen e impiegato presso lo stabilimento INDEX-Werke di Deizisau bei Essinglen, una risorsa eccellente e versatile nella tecnica di asportazione, è stato adottato per la lavorazione a elevato volume di pezzi di precisione, così come per le serie piccole, grazie ai tempi brevi di allestimento.

Otto mandrini motorizzati consentono di realizzare pezzi molto complessi
Questi torni multi mandrino sono prevalentemente utilizzati per la produzione di pezzi quali componenti per pompe di iniezione, aghi di valvole, piccole ruote dentate o ugelli: il tutto con una precisione nella classe di tolleranza IT5.
Il nucleo del tornio multimandrino MS40C-8 realizzato da INDEX è il tamburo porta mandrini compatto, con otto mandrini motorizzati e raffreddati a liquido e realizzati con tecnologia sincronizzata. Sono caratterizzati da velocità fino a 7.000 giri/min con una potenza di 34 kW, coppie che raggiungono i 57 Nm, regolazione continua del numero di giri, elevate forze di trazione, ingombro ridotto e assenza di manutenzione. Dato il numero maggiore di mandrini principali e di portautensili, MS40C-8 è in grado di lavorare in un’unica operazione anche componenti estremamente complessi. Sono inoltre disponibili fino a due mandrini sincronizzati orientabili, ognuno dei quali è in grado di lavorare anche con sette utensili per la lavorazione sul lato posteriore, di cui quattro possono essere azionati. Inoltre due utensili per la lavorazione sul lato posteriore possono lavorare contemporaneamente sul pezzo.

Programmazione continua dei parametri dei mandrini
Durante la lavorazione è possibile programmare, per ogni mandrino, il numero di giri e la velocità di spostamento ottimali, che è possibile modificare durante la fase di taglio. I quattro mandrini motorizzati raffreddati a liquido e integrati nel tamburo porta mandrini sono a regolazione continua, non richiedono manutenzione e sono azionati con motori sincroni. I servomotori AKM di Kollmorgen sono montati su slitte trasversali.
Le macchine sincronizzate negli impianti di INDEX si distinguono soprattutto per la qualità di regolazione e l’elevata densità di coppia. Il rapporto ottimale forza-volume consente a INDEX di lavorare con azionamenti più piccoli in fase di progettazione. L’approccio volto a limitare l’ingombro è particolarmente interessante nel caso di spazi di lavoro angusti e limitati.

Elevata densità di coppia nei servomotori installati
Index utilizza i motori di Kollmorgen anche come assi di posizionamento per gli utensili. La densità di potenza elevata ha permesso di contenere le dimensioni, consentendo così di risparmiare spazio nelle aree di lavoro. Grazie all’eccellente densità di coppia dei servomotori sincroni della serie AKM, INDEX è in grado di convertire il giro del motore senza riduttore in un movimento lineare. I mandrini con rulli a sfere sono collegati a tal fine direttamente all’albero motore. L’eliminazione del riduttore diminuisce la massa di pezzi movimentati, aumenta la libertà di gioco e rende nel complesso più robusto l’azionamento.

Azionamenti inseriti direttamente nel processo di lavorazione
INDEX sfrutta queste caratteristiche senza che i relativi servomotori sincroni AKM presenti nell’area di lavoro debbano essere protetti, il che presuppone un notevole dispendio in termini di costi. Con l’obiettivo di strutturare l’area di lavoro in modo il più possibile ordinato, i servomotori AKM sono stati studiati per rispondere alle specifiche esigenze di INDEX e sono stati oggetto di test approfonditi riguardo alla classe di protezione IP67. Grazie alla speciale verniciatura esterna Washdown, è possibile realizzare i motori direttamente con le slitte trasversali. Questa soluzione consente di inserire le unità direttamente nel processo di lavorazione, senza ridurre la durata dell’apparecchio. Per proteggere i cavi di collegamento dal continuo “bombardamento” dei trucioli metallici, Kollmorgen li ha posizionati in una canalina in metallo, adattata in modo specifico alle esigenze di INDEX. Questa misura di co-progettazione protegge totalmente il servoazionamento e i suoi cavi dai trucioli metallici volanti e dagli spruzzi dell’olio da taglio che, nell’area di lavoro, raggiunge anche gli 80 bar.
Anche se i servomotori sincroni AKM di Kollmorgen sono definiti nell’ambito di una co-progettazione e rispondono perfettamente alle esigenze d’impiego con il tornio multimandrino a CNC di INDEX, si mantiene comunque la versione standard da integrare. I motori devono adattarsi all’automazione complessiva della macchina senza dispendiose regolazioni. Un esempio a tale riguardo è il collegamento per DRIVE-CLiQ, grazie al quale si possono sfruttare i vantaggi in termini di prestazioni dei servomotori sincroni AKM direttamente per applicazioni CNC nella lavorazione dei metalli con unità di controllo Sinumerik – senza dover scendere a compromessi con la tecnica di collegamento.

In conclusione
L’allestimento con DRIVE-CLiQ è un esempio dell’adattabilità dei servomotori sincroni di Kollmorgen alla versatilità delle tecniche di automazione e CNC, soprattutto sul fronte della lavorazione dei metalli. I costruttori di macchine utensili hanno così la possibilità di impiegare azionamenti al di fuori di sistemi chiusi, senza rinunciare al comfort o alle prestazioni. Inoltre è possibile apportare modifiche nettamente più semplici al di fuori della produzione in serie, un aspetto che in INDEX ha aperto nuove strade con l’impiego dei servomotori AKM.