Un CNC personalizzato è il cuore di una rivoluzionaria macchina per il taglio laser

La tecnologia CNC personalizzata offerta da NUM sta aiutando il produttore di macchine per il taglio laser Favor Laser ad accelerare lo sviluppo del prodotti e a rivolgersi a nuovi mercati. Grazie all’utilizzo di hardware e software speciali progettati da NUM, la società taiwanese ha sviluppato una macchina per il taglio laser di alta precisione che è in grado di produrre sia parti molto piccole che molto grandi dai fogli di lamiera, con una velocità di taglio fino a 60 metri al minuto.

Finora l‘azienda ha concentrato l‘attività sulla produzione di macchine per il taglio laser per la fascia a basso costo del mercato. Nel 2010 Favor Laser ha iniziato a sviluppare una macchina per taglio laser ad alte prestazioni con capacità multiple per il mercato internazionale, che attualmente è dominato da un piccolo numero di costruttori svizzeri, tedeschi e giapponesi. Combinando la sua tecnologia di taglio laser con un hardware valorizzato ed un avanzato software CNC, sarà in grado di produrre una macchina con le stesse prestazioni ottenute dai leader del mercato, ma ad un costo decisamente più basso.

Tutte le macchine Favor Laser sono basate su un innovativo sistema ottico volante, dove il foglio di lamiera da tagliare poggia su una tavola fissa, mentre la testa di taglio che direziona il raggio laser viene mossa sulla superficie del foglio. La nuova macchina per taglio laser XO ad alte prestazioni di Favor Laser è a quattro assi, ma utilizza due motori per l‘asse X. Il posizionamento orizzontale della testa di taglio è gestito dagli assi X ed Y, che possono lavorare su lunghezze fino a 3 e a 1,5 metri rispettivamente. Quest‘ampia area di lavoro, combinata con una precisione di posizionamento X-Y di soli ±0,01 millimetri, rende la XO una macchina molto versatile.

La distanza tra la testa di taglio ed il pezzo in lavorazione è continuamente monitorata e corretta per mantenere il fuoco del raggio e massimizzare l‘efficienza del taglio. Inoltre per l‘asse Z è stato usato un servosistema ad alta velocità. Gli assi X, Y e Z sono completamente interpolati per fornire un controllo preciso e continuo, mentre un‘ottica adattativa brevettata compensa la lunghezza del raggio laser, che varia a seconda della posizione della testa di taglio relativamente all‘oscillatore laser. Il quarto asse (U) è utilizzato per caricare e scaricare il materiale.

Dopo aver considerato varie opzioni CNC, alla Favor Laser hanno scelto il sistema Flexium 68 di NUM per la nuova macchina XO. L‘hardware di controllo del movimento del sistema CNC soddisfa quasi alla perfezione i requisiti ed inoltre comprende una flessibilità di configurazione per futuri miglioramenti. Inoltre offre una esclusiva funzionalità software che semplifica la programmazione delle applicazioni. In particolare, la funzione ‘Dynamic Operator’ (DO), esclusiva di NUM, è stata giudicata ideale per il programma che controlla dinamicamente lo spazio fra la testa di taglio ed il pezzo in lavorazione. Usando calcoli veloci e strutture di comunicazione, la funzione DO permette ai cicli macchina determinati da eventi di essere integrati nel kernel CNC in tempo reale.

Afferma il general manager dell‘azienda, il Sig. Lai, “Siamo rimasti favorevolmente sorpresi nello scoprire che NUM Taiwan ha l‘esperienza di progettazione e le risorse, e soprattutto la disponibilità per assisterci in ogni fase della progettazione. Grazie al loro aiuto, che comprende lo sviluppo di hardware personalizzato e di software CNC, siamo stati in grado di portare nel mercato la nostra nuova macchina da taglio XO ad alte prestazioni, nei tempi previsti e rispettando il budget. Come conseguenza dei ridotti costi di sviluppo e di costruzione, abbiamo guadagnato un enorme vantaggio competitivo. La nostra macchina potrà essere venduta ad un prezzo di circa il 20-30% inferiore a quello di macchine equivalenti di costruttori giapponesi e tedeschi.”

Tutti gli elementi di controllo del moto del taglio laser XO sono forniti da NUM. Oltre ai motori, ai drive NUM ed al kernel CNC Flexium 68, la macchina usa le interfacce I/O NUM Ethercat ed un pannello operatore a doppio processore Flexium FS152i con uno schermo piatto da 15 pollici ed un disco rigido. L‘interfaccia uomo-macchina personalizzata (HMI) è stata sviluppata interamente da NUM Taiwan e fa un uso esteso della grafica – compresa la visualizzazione del pezzo in lavorazione e della corsa di taglio – per semplificare l‘utilizzo della macchina e minimizzare le necessità di corsi di istruzione.

Durante qualsiasi processo di taglio laser, le condizioni operative possono cambiare improvvisamente, richiedendo una correzione veloce di un elevato numero di parametri per assicurare una prestazione adeguata. Il controllo della potenza di uscita dell‘oscillatore laser è una particolare sfida per la progettazione – e richiede dispositivi di comunicazione estremamente veloci e stabili. Per esaudire queste esigenze, NUM Taiwan ha sviluppato una scheda speciale per il controllo del treno d‘impulsi dell‘oscillatore del laser a CO2 nella macchina XO. Implementata interamente nell‘hardware (l‘uso del software imporrebbe inaccettabili restrizioni temporali), la scheda trasla i segnali di duty cycle e di controllo della frequenza, che sono accoppiati otticamente all‘oscillatore per minimizzare il ritardo in trasmissione.

Le prestazioni dei prodotti CNC di NUM e la reattività di NUM Taiwan ha convinto Favor Laser a rivalutare completamente la sua strategia di controllo delle macchine. L‘azienda intende ora migrare tutte le sue linee di prodotto esistenti verso i sistemi Flexium e basare le macchine future sulla tecnologia CNC di NUM. Come spiega il Sig. Lai: “Confido che la nostra collaborazione con NUM possa collocare Favor Laser nella miglior posizione possibile per creare nuove soluzioni per macchine da taglio laser all‘avanguardia che porteranno benefici ai nostri clienti.”