Gli esperti locali di CNC aiutano un’azienda cinese nello sviluppo di una dentatrice radicalmente migliorata

NUM China ha aiutato Betek ad accelerare lo sviluppo di una innovativa macchina dentatrice di precisione a sei assi. Utilizzando un mandrino ad azionamento diretto ed un cambio elettronico ultra-preciso di NUM ed una rinomata tecnologia CNC per dentatrici, insieme ad un esclusivo HMI sviluppato da un progettista di macchine locale specializzato, la nuova dentatrice Betek YK3132Z consente una velocità di taglio ed efficienza del processo senza precedenti. E’ fino a 10 volte più veloce rispetto ad una dentatrice meccanica convenzionale – e più del doppio rispetto alle dentatrici CNC a sei assi della concorrenza – e sembra che stia per stabilire un nuovo standard nelle prestazioni per l’automazione della produzione di ingranaggi.

Situata a Tianjin in Cina, Tianjin Betek Machinery Manufacturing Co., Ltd (Betek) è specializzata nella produzione e nella lavorazione di parti meccaniche per applicazioni industriali. L’esperienza dell’azienda nell’impiego di macchine utensili nelle sue operazioni di produzione, combinata con la ricerca di mercato, ha evidenziato grandi opportunità nel mercato domestico della produzione di ingranaggi. La Cina ha una crescente necessità di macchine CNC per il taglio di ingranaggi che combinano precisione, elevata efficienza produttiva e facilità d’uso, per rimpiazzare i progetti meccanici inefficienti. Nel 2013 l’azienda ha preso la decisione strategica di diversificare la produzione di dentatrici, investendo 80 milioni di yuan (approssimativamente 13 milioni di USD) in una fabbrica con uffici progettata appositamente, da 25.000 metri quadri.

L’ultima macchina utensile CNC di Betek, la dentatrice a sei assi YK3132Z, è ora disponibile, a meno di due anni dall’inizio dello sviluppo. All’inizio del progetto, la società ha valutato sistemi CNC di un certo numero di produttori, ed ha deciso velocemente di basare le macchine sulla piattaforma CNC Flexium+ di NUM.

Per il progetto della dentatrice, un altro fattore dietro alla scelta del fornitore di CNC di Betek è stata la vasta esperienza di NUM nelle applicazioni di produzione di ingranaggi, che spaziano in diversi decenni.

Le loro soluzioni per le dentatrici CNC, basate sul software NUMgear, sono usate da molti importanti costruttori di macchine dentatrici per ingranaggi. Anche la vicinanza dell’infrastruttura di NUM nei dintorni di Pechino è stata considerata; significa che Betek beneficia del supporto alle applicazioni e al servizio tecnico situato localmente, che è in grado di intervenire velocemente.

La nuova dentatrice a sei assi di Betek YK3132Z è basata completamente su sistemi CNC di NUM. Essa impiega l’ultimo kernel CNC Flexium+ ed i servodrive di fascia alta NUMDrive X in congiunzione con i servomotori compatti BHX e SHX; gli encoder ad alta risoluzione ed il controllo ad anello chiuso massimizzano la precisione di velocità e di posizione. Sia il motore mandrino della torretta – un modello integrato – che il motore coppia della tavola (asse C) sono potenti unità ad azionamento diretto che sono controllate da un servodrive NUMDrive X. Questi motori eliminano completamente la necessità di componenti per la trasmissione meccanica come le viti senza fine e gli ingranaggi conici elicoidali, e si ottiene quindi un movimento di precisione e senza gioco.

Il mandrino della torretta può raggiungere velocità fino a 1200 RPM, mentre la tavola può ruotare a velocità fino 280 RPM; questo permette l’uso dei più moderni utensili di taglio ad alta velocità. La precisione e l’affidabilità sono ulteriormente aumentate dall’uso nella macchina di viti a sfere di precisione ad alta rigidezza azionate da servomotori per i suoi assi lineari.

La suite software NUMgear per la produzione di ingranaggi attualmente fornita, comprende funzioni dedicate alla dentatura ed un cambio elettronico di precisione che permette a tutti gli assi e al mandrino della torretta di essere completamente sincronizzati. Il cambio elettronico minimizza il tempo di sincronizzazione calcolando in anticipo l’accelerazione e la velocità degli assi.

Tutte le interazioni umane con la macchina dentatrice sono realizzate da un pannello operatore NUM FS152i con un HMI personalizzato. Il pannello operatore ha uno schermo LCD da 15 pollici ad alta risoluzione retroilluminato con 22 ampi tasti funzione e contiene un potente PC industriale. L’HMI fa un esteso uso di grafica ed è facilmente intuitivo; gli utilizzatori possono comandare la macchina anche solo dopo poche ore di semplice formazione. I dati degli ingranaggi possono essere introdotti usando un semplice metodo ‘riempi gli spazi vuoti’ o derivato dalle parti lavorate precedentemente; il software comprende funzioni di gestione di database.

Il software personalizzato per l’HMI è stato sviluppato specificatamente per la macchina da Changzhou Mactool Precision Machine Tools Co., Ltd. Questa azienda è specializzata nella progettazione di dentatrici e di software per l’interfaccia operatore, ed ha investito pesantemente nella costruzione e nello sviluppo e nell’infrastruttura per il supporto tecnico necessaria per servire la nascente industria delle macchine utensili per ingranaggi di precisione in Cina. Il proprietario di Mactool, il Sig. Haiyu Wang, ha più di 15 anni di esperienza nelle applicazioni di produzione di ingranaggi, con una particolare esperienza nelle dentatrici e nelle rettificatrici.

Florian Schmidt, Product Manager di NUM, fa notare che Mactool e NUM Cina hanno collaborato negli anni recenti in molti progetti di macchine CNC di alto valore, aggiungendo che: “Per fornire ai nostri clienti la loro soluzione ideale noi combiniamo il meglio di tutti I mondi.”

Il Signor Haiyu Wang è d’accordo sui benefici della collaborazione, “Io credo che la partnership offre ai clienti un enorme vantaggio competitivo. Lavorando insieme a stretto contatto, NUM, Mactool e Betek hanno creato insieme una macchina dentatrice di precisione molto avanzata che sembra destinata ad ottenere un significativo successo sul mercato. Basata su un sistema CNC completamente collaudato e stabile, la macchina è molto più avanti rispetto alla concorrenza in termini di usabilità, efficienza e prestazioni. L’eccellente sistema di gestione della produzione e di controllo della qualità che Betek ha installato aiuterà ad assicurare che i propri clienti possano beneficiare di una macchina di precisione di classe mondiale, ma ad un prezzo significativamente più basso dei prodotti comparabili.”

La dentatrice a sei assi Betek YK3132Z può accomodare ingranaggi grezzi fino a 320 mm (12,6 pollici) di diametro. Il suo avanzato sistema CNC può gestire l’interpolazione a cinque assi, permettendo la creazione di complessi profili di ingranaggi regolarmente ed efficientemente. L’intero ingranaggio viene tagliato come parte di un singolo processo, senza rimozioni o reinserzioni intermedie dell’ingranaggio grezzo e senza sostituzione di utensili manuali.

Teoricamente si può tagliare ogni tipo di ingranaggio, compresi i tipi insoliti come gli alberi paralleli, a spina di pesce, conici e non-circolari. Per la massima precisione di lavorazione la macchina usa tecniche di taglio a secco, in grado di ottenere precisione di Livello 6 nella dentatura intermedia e precisione di Livello 3 sui prodotti finiti. Il taglio a secco ha inoltre ovviato alla necessità di fluidi da taglio, che rappresentano una comune forma di inquinamento nelle industrie e che richiedono trattamenti e smaltimenti speciali.