Utilizzo di sensori per la definizione e l ottimizzazione dei cicli di lavoro

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1 UTILIZZO DI SENSORI PER IL MONITORAGGIO DI MANDRINI PER FRESATURA E RETTIFICA Utilizzo di sensori per la definizione e l ottimizzazione dei cicli di lavoro Dario Capellini - Capellini electrospindle

2 Capellini electrospindles L'azienda in sintesi MUSP 21/06/2011

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4 Espansione gamma 2011 Comprende Elettromandrini montaggio a cartuccia, Elettromandrini montaggio prismatico e teste a 2 assi complete. Nuova famiglia di prodotti pensata per mercati quali: Composito, resina, legno, leghe leggere.

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6 Rettifica CBN alta produttività focus applicativo Caratteristica di riferimento Livello di criticità Cedevolezza asse mandrino Forze operative Precisione della lavorazione Cedevolezza rispetto a precisione lavorazione Tempo ciclo Material removal rate Potenza installata

7 Design del ciclo di produzione ottimale Obiettivo: Massimizzare Produttività industriale e Redditività economica Ottenere la precisione dimensionale Ottenere la qualità superficiale Ripetibilità dei risultati Tempo ciclo minimo Usura utensili sostenibile Consumo di materiali ausiliari ridotto Usura meccanica dell'impianto accettabile Efficienza energetica complessiva

8 H.P.G.S. Campo di prova Progetto di ricerca e sviluppo interaziendale Sviluppato con lo scopo di testare una nuova generazione di macchine da rettifica CBN, con mola in materiale composito e velocità di taglio fino a 250 m/s. Contestualmente è stata aumentata la sensoristica di bordo, inserendo le ultime tecnologie su trasduttori ed elettronica.

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10 Modello funzionale Trasduttore integrato Corpo mandrino Albero Cuscinetti Mola CBN Micro spostamento letto dal trasduttore senza contatto Calibrazione iniziale del sistema utilizzando una cella di carico in serie alla forza e un trasduttore di spostamento di riferimento applicato in parallelo, si ottiene un legame matematico lineare tra Segnale originale [mv] Spostamento mola [µm] Forza applicata [N] Ripetendo poi questa operazione per ogni trasduttore. Forza

11 Trasduttore spostamento vs cella di carico Differenze fondamentali dell'applicazione di trasduttore senza contatto rispetto ai sistemi a cella di carico Trasduttore di spostamento PRO Montaggio allineato direttamente sull'asse mandrino Molto compatti per integrazione nei componenti della macchina Nessun effetto di carico nella catena di cedevolezze del sistema Utilizzabile per Forze e spostamenti Banda passante molto elevata (20 khz) CONTRO Montaggio da prevedersi in progettazione Segnale da pulire elettronicamente Errori di run-out vengo trasferiti nella misura. Cella di carico PRO Pacchetto plug&play Installazione anche temporanea CONTRO Installazione in posizioni piu lontane dall'asse mandrino, puo creare letture troppo indirette Solo per Forze Essendo un misuratore in serie agli altri elementi crea effetto di carico nella misura stessa. Banda passante limitata

12 Applicazione Consideriamo un ciclo di lavorazione reale come riferimento di partenza. Lavorazione con mola cilindrica, con tuffo unico e alta asportazione. Tecnicamente definita CreepFeed, lavorazione tipica del settore automotive.

13 Forze Reference Lavorazione con parametri di riferimento S1 Forza [N] Forze Forze mandrino madrino caso reference Prova I Rampa di attacco V Sgrossatura S1 Forza [N] S2 Forza [N] S1 Forza asse Y S2 Forza asse X Soglia Ø [mm] FINITO Reference 39,0 (iniziale 39,7) Fascia in presa 15 mm Sovrametallo [mm] Velocità avanzamento Velocità pezzo [rpm] [mm/1'] 0, , , Forza massima combinata XY [N] = 223 Truciolabilità istantanea [mm3/s] = 245 Tempo ciclo (fiamma) [s] = VV semifinitiura "tempo" [s]

14 Forze Reference 2 Lavorazione con parametri modificati S1 forza [N] Forze su mandrino Prova M Forze mandrino Reference 2 Avvicinamento V Sgrossatura VVV Finitura Spegnifiamma S1 forza [N] S2 Forza [N] S1 Forza asse Y S2 Forza asse X Soglia Ø [mm] FINITO Reference 2 39,0 (iniziale 39,7) Fascia in presa 15 mm Sovrametallo [mm] Velocità avanzamento Velocità pezzo [rpm] [mm/1'] 0, , Forza massima combinata XY [N] = 256 Truciolabilità istantanea [mm3/s] = 367 Tempo ciclo (fiamma) [s] = "tempo" [s] Distacco -200

15 Comparativa Forze Comparando i valori fondamentali dei due cicli Reference Reference 2 Var % Forza massima combinata XY [N] = % Truciolabilità istantanea [mm3/s] = % Tempo ciclo (fiamma) [s] = % L'aumento delle forze di lavoro è limitato, rispetto alla riduzione di tempo ciclo ottenuta, si è raggiunta una condizione migliorativa senza penalizzare la durata del sistema in modo significativo

16 Design del ciclo di produzione MUSP 21/06/2011

17 Conclusioni Conclusione L'integrazione di queste informazioni concorre a migliorare la robustezza complessiva dei cicli di lavoro progettati, garantendo quindi produzioni più stabili, minori fermi macchina per manutenzione straordinaria, e la possibilità di sfruttare al meglio la possibilità strutturali dell'impianto. Aumentando così la produttività degli impianti e la redditività della produzione.

18 Contatti Capellini electrospindles Internet: Phone: Address: Via E.Mattei 11, Gariga I-29027, Podenzano (PC) - ITALY Grazie a tutti per l'attenzione Dario Capellini dario.capellini@capellini-srl.com