5. Caso di studio: Umill 1500
5.1 UMILL 1500: caratteristiche tecniche
Al fine di valutare al meglio la convenienza per l’applicazione di un nuovo sistema di cambio pallet automatico a bordo di un centro di lavoro di fresatura, risulta fondamentale la caratterizzazione della stessa macchina utensile nella sua versione standard; in questo modo si possono delineare le sue specifiche tecniche e partire in questo modo da un riferimento ben chiaro.
L’obiettivo risulta sì quello di delineare in maniera chiara la macchina utensile nella sua totalità, fornendo il maggior numero di dati possibili; allo stesso tempo però si rivolge maggiore attenzione a quei parametri che per forza di cose saranno soggetti a variazione in seguito all’applicazione di un sistema APC.
Prima di iniziare la trattazione, si fornisce di seguito un render tridimensionale della macchina utensile presa in esame (vedi “Figura 5.1”).
Figura 5.1: Render tridimensionale del centro di lavoro Umill 1500 prodotto da Emco-Mecof.
Il centro di lavoro di fresatura denominato UMILL 1500 è caratterizzato da corse per gli assi lineari pari a 1500 mm per gli assi x e y, mentre per l’asse z verticale si può ottenere una traslazione
Caso di studio: Umill 1500 massima di 1100 mm. A questi due assi lineari verranno poi affiancati due assi di rotazione per garantire il controllo simultaneo di 5 assi, come d’altronde già indicato nel capitolo dedicato a queste macchine utensili51; in particolare, i due assi di rotazione si ottengono seguendo la configurazione proposta in “Figura 3.7 (b)”.
Il primo asse di rotazione viene infatti ottenuto tramite la rotazione relativa dei due semi-corpi di cui è composta la testa di fresatura, garantendo l’orientazione dell’asse mandrino nello spazio; in particolare l’inclinazione tra i due semi-corpi52 è tale da dare la possibilità di orientare il mandrino verso l’alto fino ad un’angolazione di 15°, garantendo in questo modo anche lavorazioni in sottosquadro senza il riposizionamento del pezzo. L’asse di rotazione ottenuto sulla testa di fresatura viene valutato in termini di:
• Ampiezza totale di rotazione: normalmente valutata nei due versi di rotazione, essa dipende fortemente dall’ingombro e flessibilità dei cavi elettrici presenti all’interno/esterno.
• Velocità di rotazione massima.
• Precisione e ripetibilità di posizionamento.
• Coppia massima in lavorazione.
• Coppia di bloccaggio.
Sempre mantenendo l’attenzione sulla testa di fresatura, si rivela necessario indicare quali sono le caratteristiche più importanti per una sua valutazione completa; al fine di non ripetere più volte le medesime valutazioni, si rimanda al capitolo 5.2.3 Testa di fresatura per una trattazione completa.
Dal tipo di elettromandrino e dall’attacco utensile di cui è caratterizzato dipende ovviamente anche il tipo di utensili utilizzabili; infatti questi elementi determinano i valori massimi di diametro, lunghezza e peso per gli utensili utilizzabili in lavorazione.
Il secondo asse di rotazione viene invece ottenuto sulla tavola portapezzo53 per mezzo di un motore coppia posto in asse; su questo elemento si deve rivolgere l’attenzione maggiore, poiché l’applicazione di un sistema di cambio pallet ne determina una forte variazione sia strutturale che per caratteristiche tecniche.
In particolare, si possono elencare le seguenti specifiche:
• Dimensioni piano di lavoro.
• Carico massimo.
• Velocità massima di rotazione.
• Precisione di posizionamento e ripetibilità.
• Coppia massima in lavorazione.
• Coppia di bloccaggio.
• Tolleranze e caratteristiche cave.
• Coppia di ribaltamento.
Esiste inoltre la possibilità di sfruttare la tavola roto-traslante anche per operazioni di tornitura verticale; in questo caso si nota come c’è una differenza nella forma del piano di lavoro (in questo caso normalmente previsto circolare con le cave di fissaggio poste radialmente), oltre alle caratteristiche cinematiche e dinamiche previste. Infatti, la velocità di rotazione54 è normalmente di
51 Vedi 3.6 Centri di lavoro di fresatura a 5 assi simultanei.
52 Accorgimento previsto con la testa standard per questa macchina.
53 In questa macchina essa è installata su un carro traslante; per questo motivo viene definita successivamente con “Tavola roto-traslante”.
54 La diversa motorizzazione porta a differenze anche sulla coppia disponibile in lavorazione.
molto maggiore rispetto al caso di sola fresatura; si possono inoltre riscontrare differenze anche sul carico massimo e sulla coppia di ribaltamento.
Risulta di minore interesse il sistema automatico di cambio utensile e il magazzino ad esso associato; in ogni caso vengono riportate le specifiche più importanti per completezza.
Si rimanda così alla “Tabella 5.1”, nella quale si riportano tutti i dati della macchina utensile standard appena descritta.
Tabella 5.1: Specifiche UMILL 1500 standard
Machine model UMILL 1500
X-axis [mm] 1500
Y-axis [mm] 1500
Z-axis [mm] 1100
Rapid Feed [m/min] 60
Acceleration [m/s^2] 6
Max thrust X-Y-Z [kN] 18
Machine bed material Cast iron
Milling head
Head Tipology Universal 52.5°
A-axis ±185°
Max spindle Power [kW] (S6/S1) 58/45
Max spindle torque [Nm] (S6/S1) 372/300
Max spindle rot [rpm] 12000
Spindle taper HSK-100
NC Rotary table
Dimension [mm] Ø1400x1200
Max. rotary diameter [mm] Ø2100
Feed/Rapid feed [rpm] 20
Max load [kg] 4500
Max load for pallet changer [kg] -
NC Turning table (option)
Dimension [mm] Ø1400
Max. rotary diameter [mm] Ø2100
Feed/Rapid feed [rpm] 260
Max load [kg] 3500
Max load for pallet changer [kg] -
Tool changer
Type Rack
Tool change, places 88
Max. tool length [mm] 600
Max. tool diameter [mm] Ø250
Max. tool weight [kg] 25
Chip to chip time [s] -
Control Heidenhain/ Siemens
Dimensions: length x width x height [mm] 7200 x 6200 x 4200
Caso di studio: Umill 1500 Sono state in questo modo riportate le principali caratteristiche del centro di lavoro di fresatura UMILL 1500 nella sua versione standard; ovviamente sono previste delle opzioni in grado di aggiungere delle funzioni oppure modificare alcune delle specifiche appena riportate, le quali però non risultano di estremo interesse per il discorso da affrontare.
Una volta introdotta la suddetta macchina utensile, non resta che iniziare il discorso relativo all’analisi di benchmark per quanto riguarda sia le macchine utensili standard posizionate nello stesso settore di mercato, sia sulle proposte di cambio pallet ad esse abbinate.