Lavorazioni meccaniche non convenzionali ad alta precisione

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1 Marcella Trapp Lavorazioni meccaniche non convenzionali ad alta precisione La necessità di soddisfare in modo rapido e dinamico le richieste sempre più complesse dal punto di vista geometrico e delle tolleranze di prodotto, si traduce anche nell impiego mirato di un software flessibile ed efficiente per la fresatura fino a 5 assi Percorso utensile generale di sgrossatura dell estrattore staffa. Meccanica opera in due distinti stabilimenti, in cui si eseguono manufatti di tranciatura, costruzione di particolari meccanici di precisione conto terzi e progettazione e realizzazione di attrezzature di tranciatura. Sono circa una settantina gli addetti, per un P.M.P. fatturato complessivo di circa 7 milioni di euro (dato riferito al 2007, con un incremento del + 15 % rispetto all anno precedente e in linea con i risultati previsti per l anno in corso), e una produzione che, in modo diretto e/o indiretto, esce per la quasi totalità fuori dai confini nazionali. Questa realtà imprenditoriale fondata nel 1959 è condotta da Patrizia e Massimiliano Pancaldi, ha sede a Calderara di Reno (BO) e dispone di un evoluto parco macchine, in grado di coprire le fasi richieste per la lavorazione di particolari di precisione, come: tornitura Cnc in grado, con utensili in CBN e PCD, di lavorare materiali con durezze superiori a 60 HRC e ottenere rugosità inferiori a Ra 0,25; Fresatura con macchine ad alta velocità, attrezzate con cambio pallet e in grado di eseguire lavorazioni con utensili di diametro sino a 0,10 mm. e su materiali già bonificati; elettroerosione a filo e a tuffo con vasto parco macchine per nr.12 impianti complessivi; rettifiche in piano interni/esterni e planetaria, per un totale pari a nr.10 macchine, di cui nr.3 Cnc in grado di eseguire particolari di elevata precisione e complessità. L ufficio tecnico, dove personale qualificato e dotato di grande esperienza nel settore è in grado di soddisfare un mercato sempre più esigente e dinamico. «Nell ambito della tranciatura precisa Enzo Girotti, responsabile di produzione in P.M.P. Meccanica i nostri manufatti comprendono cerniere per astucci, minuterie metalliche di precisione, particolari per i settori motoristico, medicale, alimentare, dei serramenti ed elettromeccanico. Per ciò che concerne le attrezzature, invece, queste riguardano soluzioni su nostro disegno, relative alla tranciatura, e che progettiamo in modo completa- 96

2 mente autonomo. Il nostro cliente ordina il pezzo tranciato, senza dover pensare alle modalità con cui lo stesso viene realizzato. Sempre nel novero della tranciatura siamo in grado di eseguire anche attrezzature su specifica cliente. Infine, la nostra attività comprende la realizzazione completa di particolari a disegno e/ o di singole fasi in lotti variabili». Più nel dettaglio, le attività svolte riguardano: tranciatura e stampaggio da 10 a 250 tonnellate, tranciatura semi-fine con presse speciali, assemblaggio di gruppi finiti nel primo stabilimento. Nel secondo si eseguono invece progettazione e costruzione di particolari 3D, stampi per tranciatura nomale e fine, tranciapiega progressivi, con unità di filettatura e con parti attive in metallo duro, stampi per sinterizzazione, master di controllo, utensili a profilo variabile, particolari per industria aerospaziale e per macchine automatiche. «La crescita della richiesta di prodotti di precisione aggiunge lo stesso Girotti è notoriamente in costante aumento in numerosi settori industriali, ed è per questo che già da oltre una decina d anni, anticipandone la tendenza, abbiamo attrezzato un reparto di collaudo, dotato di avanzate macchine e strumenti di misura. Un allestimento al servizio della precisione, in quanto la filosofia aziendale si basa sul realizzare quello che si è in grado di controllare, prerogativa che ci accompagna sin dal 1995, anno nel quale le lavorazioni di precisione sono diventate una nostra priorità. E mi riferisco non solo a casistiche con tolleranze molto ristrette, fino a 5 micron, ma anche a particolari con geometrie molto complesse». Il laboratorio di collaudo comprende una macchina di misura 3D, due profilometri, una macchina di misura universale, una macchina a controllo ottico CNC, un rotondimetro, un microdurometro, oltre a vari rugosimetri e strumenti tradizionali dislocati in tutti i reparti. Flessibilità e automatismi di qualità Tra le soluzioni software impiegati dall ufficio tecnico di P.M.P. Meccanica spicca il Cam PowerMill di Delcam, acquisito da poco più di un anno. Prodotto principale Delcam per la fresatura a 3-4 e 5 assi, è un sistema stand alone in grado di produrre velocemente percorsi utensile NC da modelli Cad, e di accettare dati da qualunque altro sistema, via Iges, Vda, Stl, o altre interfacce dirette. Ambiente particolarmente potente, semplice da utilizzare, mette a disposizione avanzati tool per generare percorsi di sgrossatura e finitura, e per ottimizzare la produttività di macchine utensili Cnc, oltre ad assicurare un elevata qualità di lavorazione di stampi e modelli. «La ragione principale che ci ha spinti ad acquisire PowerMill precisa l Ing. Giuseppe Campagna, responsabile dell ufficio tecnico in P.M.P. Meccanica è stata quella di ottenere una soluzione ad alta flessibilità, in grado di sposare perfettamente le nostre logiche di progettazione e, soprattutto, capace di fornire tutti gli strumenti più adeguati per finalizzare il totale soddisfacimento dei nostri clienti. D altra parte anche la presenza di automatismi nell utilizzo che consentissero di rendere il lavoro del tecnico il più rapido possibile, ovviamente in termini di qualità Percorso utensile di sgrossatura dell estrattore staffa (in verde la lavorazione in rosso le alzate utensile ). Dettaglio ingrandito del percorso utensile di sgrossatura dell estrattore staffa. 97

3 globale, è stata fondamentale. In questo contesto il software proposto da Delcam è quello che maggiormente ha risposto a queste nostre esigenze». PowerMill 5 assi consente la programmazione di operazioni in posizionamento e in continuo, sia su modelli matematici che su digitalizzazioni. La lavorazione a 5 assi viene utilizzata in campo aeronautico da molti anni ma solo recentemente l industria degli stampi ha mostrato interesse in questo tipo di tecnologia. Il vantaggio principale di questo tipo di lavorazione è l abilità di risparmiare tempo lavorando forme complesse in un unico piazzamento. Ulteriori vantaggi derivano dalla possibilità di utilizzare utensili più corti che permettono una lavorazione più precisa. Con questa tecnica, anche conosciuta come lavorazione 3+2, la testa è orientata in una serie di posizioni predeterminate. In aggiunta a questo, il software offre la lavorazione a 5 assi in continuo, con la possibilità per l utente di creare percorsi utensile attraverso superfici complesse, modelli solidi o a triangoli. I percorsi utensile vengono completamente controllati per evitare collisioni e supportano una vasta gamma di strategie di lavorazione e tutti i tipi di utensili. Tra i benefici della lavorazione a 5 assi posizionale si segnala non solo il fatto che la stessa sia ideale per la profilatura dei pezzi e per la lavorazione di matrici e punzoni con cavità estese, ma anche che: l uso di frese corte aumenta la precisione e fornisce una finitura superficiale di alta qualità; permette la lavorazione dei sottosquadro; consente un risparmio di tempo in quanto si effettua un unico piazzamento. Da aggiungere che permette anche la protezione completa contro i pericoli di collisione, e può essere utilizzata con modelli in formati Stl (fatta eccezione per la profilatura). Più semplici le lavorazioni complesse «Un importante punto di forza del software prosegue l Ing. Campagna riguarda sicuramente la possibilità, dopo aver fatto il calcolo di percorso utensile, di cambiare dei parametri, oppure delle aree di lavoro, ovvero poter fare delle modifiche senza dover processare il ricalcolo dello stesso percorso. Ciò apporta un sensibile vantaggio operativo in termini di risparmio di tempo e di risorse dedicate. Da aggiungere anche la possibilità, durante la progettazione, di poter estendere la figura per aver la certezza di lavorare completamente il pezzo. Un operazione che, effettuata premendo semplicemente un tasto, sia per superfici realizzate in modo nativo che importate, consente una rapida ed efficace manipolazione. Non ultima anche la semplicità nell utilizzo delle previste strategie di lavorazione». Tra le altre feature e funzionalità di PowerMill 5 assi, emergono la finitura superficiale, la funzionalità Swarf (lavorazione con il fianco utensile), la profilatura, la trimmatura (svuotatura, scanalatura, foratura multi-asse) e il post processor a 5 assi in- Sig. Enzo Girotti, responsabile di produzione in P.M.P. Meccanica. Ing. Giuseppe Campagna, responsabile dell ufficio tecnico in P.M.P. Meccanica. 98

4 Programmazione ancora più rapida e facile La nuova release 9 del software Cam PowerMill di Delcam offe una soluzione ancora più completa per le operazioni di lavorazioni complesse, oltre a un maggior controllo per gli operatori macchina che desiderano lavorare il modello secondo i propri standard. Rilasciata in Italia proprio nel mese di ottobre, comprende una gamma di miglioramenti alle funzionalità esistenti per rendere la programmazione e la lavorazione più veloce. Per esempio, usare un approccio completo off-line per la programmazione fornisce diversi benefici. Prima di tutto assicura che una documentazione completa e dettagliata sia mantenuta nell intero processo di lavorazione. Questo è un aspetto particolarmente importante per i lavori che devono essere ripetuti da personale differente, o addirittura in diverse officine, e assicura che questo approccio venga mantenuto ovunque e in qualsiasi momento venga riprodotto il modello. In secondo luogo rende la simulazione di tutto il processo più facile e più affidabile (simulazione che può iniziare dal grezzo del materiale); l operatore non deve quindi produrre un modello del grezzo approssimativo ottenuto da operazioni manuali. Gli sviluppi più recenti in PowerMill si sono focalizzati sul rendere il software più facile per gli utilizzatori con poca esperienza affinché possano generare percorsi utensili di alta qualità per macchine utensili ad alta velocità e a cinque assi. D altro canto, gli operatori più esperti sanno con precisione come lavorare uno specifico componente, o gestire una particolare operazione e hanno così solo bisogno di un maggior controllo sui risultati che il loro software fornisce. La nuova versione dà loro questo controllo facilitando gli operatori meno esperti nella generazione dei percorsi utensili su ogni curva 3D. Questo era precedentemente possibile usando comandi di lavorazione di Pattern; ora il nuovo approccio facilita la creazione di curve guida 3D per il percorso utensile. PowerMill 9 comprende inoltre una gamma di miglioramenti per velocizzare la programmazione e la lavorazione. Incorpora diverse novità per ridurre i tempi di calcolo, oltre ad alcune semplificazioni dell interfaccia utente che facilita la selezione del comando richiesto e velocizza la programmazione. Infine, l ordinamento del percorso utensile è più efficiente, specialmente per la sgrossatura e la lavorazione del materiale residuo, assicurano maggior tempo di contatto pezzo e riducono i movimenti in aria della macchina. P.M.P. Meccanica può vantare un fornito parco macchine nel laboratorio di collaudo dal quale passa ogni prodotto progettato e realizzato. Con sede a Calderara di Reno (BO), P.M.P. Meccanica opera in due distinti stabilimenti nel settore della tranciatura di minuterie metalliche di precisione conto terzi, e nel settore della progettazione e realizzazione di attrezzature e lavorazioni di precisione. tegrato. Per ciò che concerne la finitura di superficie, il software permette all utente di creare percorsi utensile a 5 assi (percorsi che vengono creati definendo angolazione laterale, svincolo e giunzione dell utensile) in continuo su più superfici complesse, solidi e modelli di triangoli. Un ampia gamma di strategie di lavorazione può essere usata per lavorare modelli che in precedenza avrebbero richiesto più piazzamenti. La lavorazione Swarf può essere invece impiegata per profilare il bordo di componenti, usando il lato dell utensile per rimuovere il materiale; potendo creare percorsi di contorno a 5 assi attorno ai bordi di superficie del pezzo, questa tecnica può essere usata per profilare i sottosquadra, oppure per trimmare prodotti di termoformatura, in cui il lato della fresa viene mantenuto perpendicolare al bordo. Questa tecnica è adatta anche per la lavorazione di tasche in prodotti aerospaziali con pareti angolate. La procedura di Scanalatura è invece particolarmente utile per lavorare gole su superfici complesse e bordi di verifica su calibri o attrezzature di controllo. La foratura multi-asse di PowerMill consente infine di utilizzare un solo piazzamento, con un ordine di foratura più efficiente. «Con i presupposti espressi sottolinea l ing. Campagna il software acquisito da Delcam consente al nostro ufficio tecnico di risolvere in modo brillante situazioni di elevata complessità, abbinando il know-how e l esperienza da noi acquisita, con strumenti di assoluto rilievo, e che in modo ottimale riescono a soddisfare le nostre esigenze progettuali e operative». Un esempio di progettazione e sviluppo effettuata da parte di P.M.P. Meccanica con software Delcam è rappresentato 99

5 Una suite completa per la lavorazione di forme complesse Delcam si occupa dello sviluppo e della realizzazione di soluzioni Cad/Cam per la progettazione, la produzione, l ispezione e il reverse engineering di forme e attrezzature complesse. Il software, utilizzato da oltre aziende in più di 80 Paesi al mondo, comprende una variegata suite di prodotti tra cui, oltre al citato PowerMill, soluzione principale per la fresatura a 3, 4 e 5 assi, anche Partmaker, PowerShape, PowerInspect, CopyCad e ArtCam. Partmaker è il software completo per la gestione di macchine uten sili tradizionali, torni-frese e torni a fantina mobile; PowerShape fornisce invece una soluzione completa sia per la progettazione sia per la creazione degli stampi. Mentre i designer sono più concentrati sulla progettazione del prodotto finito, ignorando a volte le feature necessarie per la produzione, gli stampisti necessitano del modello completo. Infatti, raramente i designer creano le superfici di sformo e di chiusura utili alla progettazione dello stampo, operazioni lunghe e costose che vengono spesso lasciate agli stampisti. Con PowerShape tutto questo è facilitato, in quanto i suoi potenti strumenti per la creazione delle geometrie garantiscono che il design iniziale possa essere completato velocemente e in modo efficiente. PowerInspect fornisce rapide ispezioni di parti e stampi complessi per mezzo della comparazione tra gli oggetti prodotti e il modello Cad 3D. La sua velocità riduce i tempi di fermo macchina per l ispezione, minimizzando le variazioni di tempo del programma di produzione. CopyCAD è una soluzione completa per la manipolazione di dati di punti, che permette ai tecnici di eliminare con precisione e rapidità la distanza tra il mondo fisico e quello digitale. Veloce, semplice e interattivo, è in grado di offrire anche agli utenti occasionali la capacità di risolvere problemi tecnici, partendo dalla copiatura e aggiungendo superfici free form per completare il processo di progettazione. Infine, ArtCam è un programma software indipendente per la modellazione 3D e la lavorazione Cnc, il quale permette di creare prodotti di alta qualità da disegni artistici 2D. Stampo progressivo per tranciatura e formatura staffa in acciaio aisi 304 spessore di mm.2,5 indurito a 640 N/mm2, con inserite nr.3 filettature M6 ed eseguito senza sfrido. Le opzioni sulle lavorazioni 5 assi in PowerMILL 9 offrono ulteriori opportunità per una maggior produttività. da un estrattore di uno stampo destinato alla realizzazione di una particolare staffa per infissi in alluminio. Delcam in questo caso è stato impiegato per la finitura della parte superiore del pezzo. «L aspetto interessante in questo progetto conclude l ing. Campagna è stato il fatto di poter abilmente e proficuamente mixare la lavorazione di elettroerosione a filo del profilo, con la lavorazione superficiale. La criticità della lavorazione consiste, data la tipologia della geometria, di utilizzare utensili con dimensioni contenute su acciaio rapido sinterizzato bonificato a 64 Hrc di durezza. In co-design con il nostro cliente è stata così studiata la miglior soluzione affinché si ottenesse la massima rigidezza del pezzo stampato ovviamente in relazione a una coerente fattibilità. Quello che abbiamo constatato, attraverso l impiego di PowerMill è anche una migliorata rugosità superficiale, oltre a una riduzione delle alzate, ottenendo una durata superiore dell utensile». Il supporto, l assistenza e la collaborazione intrapresa da P.M.P. Meccanica con Delcam, anche in fase di implementazione e di training iniziale, ha consentito all ufficio tecnico non solo di diventare sin da subito operativo, ma di poter affrontare esigenze tecnico-operative anche complesse, sfruttando appieno strumenti e procedure offerte dalla piattaforma software. 100