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Diversi concetti di azionamento per diversi movimenti delle macchine utensili

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Azionamenti principali, azionamenti di alimentazione, azionamenti ausiliari.

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Azionamenti principali

Gli azionamenti principali sono prevalentemente motori elettrici sincroni e asincroni a circuito chiuso, sincroni e asincroni. Le loro applicazioni includono kit o motori alloggiati per l'uso in macchine di tornitura, fresatura e rettifica così come in centri di lavoro. Gli azionamenti mandrino tradizionali con motori alloggiati - per lo più raffreddati ad aria - sono anche popolari come azionamenti principali. Rispetto ai mandrini motore sono meno costosi se si considerano i costi secondari di entrambi i sistemi. Da un lato, l'interposizione dei riduttori consente di regolare la velocità di rotazione e la coppia di rotazione in funzione della lavorazione. D'altra parte le scatole del cambio causano forze radiali indesiderate, rumore e maggiore usura.

Gli azionamenti principali che utilizzano motori in kit con mandrino integrato sono diventati tecnicamente sofisticati. Poiché i riduttori e le frizioni possono essere eliminati, questi azionamenti rendono possibile un movimento di rotazione centrico senza subire forze di taglio. Si distinguono per la scorrevolezza di funzionamento a lungo termine e l'usura minima e sono spesso utilizzati per lavorazioni ad alte prestazioni. La generazione di azionamenti con coppie più elevate è ancora molto costosa, in quanto è necessario integrare un riduttore (epicicloidale) nel mandrino o selezionare una potenza del motore superiore. Per eseguire la manutenzione preventiva e gli interventi di assistenza, i sensori devono essere integrati nel mandrino per monitorare e acquisire i dati di misura. Il raffreddamento con olio, aria o glicole è ancora necessario.

Azionamenti di alimentazione

Per gli azionamenti di alimentazione, la scelta è tra sistemi elettromeccanici o idraulici. Nel caso degli azionamenti elettromeccanici di alimentazione il servomotore elettrico con gruppo vite a sfera attualmente domina in tutto il mondo. Converte il movimento di rotazione in un movimento lineare. Qui si preferiscono i motori sincroni alloggiati, in quanto devono far fronte a requisiti elevati in termini di posizionamento, funzionamento sincronizzato e dinamica; più dell'azionamento principale.

Grazie alla sua elevata rigidità statica, questo sistema di trasmissione tradizionale si adatta ad una varietà di applicazioni, ma è soggetto ad usura. A seconda delle condizioni di montaggio e delle coppie di serraggio richieste, il servomotore viene collegato al mandrino direttamente o, ad esempio, tramite una cinghia sincrona.

Gli azionamenti devono offrire resistenza all'usura, nonché elevata rigidità e dinamica. Una tale combinazione di caratteristiche consente una precisione superiore e un funzionamento senza problemi a lungo termine rispetto a quella ottenibile con un gruppo vite a sfere comparabile con sistema di misurazione indiretta della posizione.

Il regime di carico dell'unità è un aspetto che ne limita l'uso. Naturalmente questo non significa che, quando si lavora con grandi forze, i gruppi di viti a ricircolo di sfere e le soluzioni di azionamento idraulico possono essere eliminati. Anche gli elementi portanti della macchina, come la copertura in trucioli con la massima velocità di scorrimento consentita e la guida del carrello con il suo comportamento di smorzamento, possono limitare l'applicazione. I vantaggi degli azionamenti per motori lineari sono controbilanciati dai costi di investimento associati, che finora hanno impedito la diffusione a livello mondiale di questa tecnologia di azionamento.

Gli azionamenti idraulici di alimentazione sono richiesti quando i loro benefici hanno un impatto significativo, come ad esempio in spazi ristretti, così come in quelle applicazioni che richiedono elevate dinamiche e grandi forze di alimentazione. E, naturalmente, l'azionamento idraulico di alimentazione deve essere posizionato con precisione rispetto al micrometro. Le applicazioni pratiche dimostrano che l'azionamento lineare idraulico funziona senza gioco, è di lunga durata e tende ad essere più duraturo di un azionamento comparabile con viti a sfere. Per gli azionamenti elettrici di alimentazione devono essere installate tutte le prestazioni specifiche (coppia e velocità di rotazione). Un asse idraulico, tuttavia, può assorbire energia in base al fabbisogno di un accumulatore di fluido idraulico, riducendo la potenza in ingresso installata fino all'80%.

Azionamenti ausiliari

Un'ampia gamma di convertitori di frequenza soddisfa le capacità necessarie in un'applicazione di convertitori di frequenza ausiliari. Nell'intero spettro delle funzioni di azionamento ausiliario nelle macchine utensili non c'è una tendenza significativa, né si distinguono alcune unità collaudate. La scelta dipenderà dall'applicazione.

Non è raro che un gruppo di macchine con una sequenza chiusa di funzioni combini una varietà di azionamenti. Ne sono un esempio le applicazioni in cui gli azionamenti elettromeccanici per carrelli movimentati verticalmente o diagonalmente vengono utilizzati in combinazione con la compensazione idraulica o pneumatica del peso. In questo caso, la compensazione del peso può essere intesa come un azionamento ausiliario passivo nel senso più ampio del termine, con il compito di compensare la forza del peso della massa movimentata. La compensazione del peso può essere ottenuta in diversi modi, essendo popolare l'impianto idraulico con un accumulatore di fluido idraulico. Se la forza di peso che necessita di compensazione è piccola, una molla pneumatica a gas può svolgere la funzione. I vantaggi di queste soluzioni risiedono nel loro comportamento dinamico adattabile e nel loro bilancio energetico favorevole.

Gli azionamenti pneumatici sono ideali per l'impiego nei dispositivi di movimentazione grazie al peso ridotto, alla semplicità della struttura di controllo e alla rapidità dei movimenti. Queste caratteristiche si applicano alle unità di alimentazione e di carico per piccole masse, che sono integrate nel flusso del pezzo in lavorazione del processo produttivo. Il bloccaggio di utensili e pezzi su macchine utensili è fondamentale, in quanto influenza la precisione e la ripetibilità del funzionamento. Le pinze idrauliche rappresentano uno speciale tipo di azionamento ausiliario e vengono utilizzate in macchine con carico e scarico pezzo non presidiato, grazie alla facilità di automazione. L'elevata densità di forza degli elementi di bloccaggio favorisce la costruzione di dispositivi di bloccaggio in spazi ridottissimi.

Conclusione

Esiste una vasta gamma di concetti di azionamento elettrico, idraulico, elettromeccanico e pneumatico disponibili come soluzioni per l'azionamento delle macchine utensili. Il team di ingegneri deve decidere quale tipo di concetto di azionamento è adatto al compito, tenendo conto di una serie di vincoli. Un buon fornitore di automazione che ha esperienza in tutti questi gruppi tecnologici prenderà in considerazione e consiglierà i clienti in queste decisioni.