Equilibratura degli utensili: maggiore qualità, costi ridotti

Sono sorprendentemente poche le aziende di produzione che si occupano del tema dell’equilibratura degli utensili. Eppure l’equilibratura è il punto iniziale per una lavorazione di precisione. »toolBalancer« di ZOLLER è la soluzione perfetta e fornisce risultati di misura < 0,4 gmm. 

Chiunque sia mai salito su una giostra conosce bene l’effetto: più veloce è la corsa, più forte è la forza che spinge verso l’esterno. La forza centrifuga entra in azione e allontana il corpo dal centro. Quello che per noi è un breve brivido di emozione al luna park, per gli utensili rotanti è all’ordine del giorno – ma con una conseguenza problematica: lo squilibrio. Se il baricentro di un utensile non è posizionato esattamente sull’asse di rotazione, le forze centrifughe perdono l’equilibrio. L’utensile viene sbilanciato dal centro e la qualità della produzione esce dal range ottimale.

Nelu Bilba, esperto di produzione presso ZOLLER Inc., la filiale statunitense di ZOLLER, va dritto al punto: «Ogni utensile deve essere equilibrato. Gli effetti positivi sono impressionanti». Allo stesso tempo, sgombera un errore molto diffuso: «Il numero di giri non è il criterio determinante per l’equilibratura. Non appena le masse iniziano a ruotare, si manifestano squilibri. È del tutto normale e si applica sia a 500 che a 15.000 giri al minuto.»

Prima di entrare in ZOLLER, Nelu Bilba ha avuto modo di conoscere da vicino molti processi di produzione. La sua conclusione: «Gli effetti degli utensili sbilanciati sono enormemente sottovalutati. Eppure le conseguenze sono chiaramente riconoscibili: lo squilibrio genera vibrazioni e le vibrazioni provocano l’applicazione disomogenea delle forze – sul tagliente, sul pezzo in lavorazione, sulla sede dell’inserto, sul mandrino. L’intera catena di precisione viene sottoposta a sollecitazioni.»

La causa principale degli squilibri è posizionata nel tipico design composto da più parti di un utensile completo. I componenti singoli, come i portautensili e i dispositivi di serraggio, sono di norma pre-equilibrati o addirittura equilibrati con precisione. Insieme formano un sottosistema ben bilanciato. Tuttavia, quando sono montati inserti da taglio, si crea una situazione completamente nuova. 

Anche ridotte differenze di peso tra gli inserti da taglio causano uno squilibrio nell’intero sistema e lo rendono sensibile alle vibrazioni. Il potenziale di problemi aumenta ulteriormente se la qualità di bilanciamento del supporto e dell’alloggiamento è solo nella media. 

Non appena il mandrino della macchina si mette in movimento e registra una velocità, l’utensile inizia a oscillare. Maggiore è il numero di giri, più forte è l’effetto dello squilibrio: un numero di giri doppio comporta una forza centrifuga quadrupla. Man mano che la velocità di rotazione aumenta gradualmente, le sollecitazioni su tutti i componenti crescono a dismisura.

L'equilibratura esatta degli utensili è importante per la qualità della lavorazione tanto quanto la regolazione e la misurazione. Per questo motivo, ZOLLER si è dedicata intensamente alla questione di come rilevare e correggere gli squilibri in modo rapido, semplice e con estrema precisione. La risposta: »toolBalancer« – un equilibratore dotato del più moderno sistema di misurazione, all’avanguardia dal punto di vista tecnologico e di precisione eccezionale. «Non conosco nessun altro equilibratore che sia anche solo lontanamente così ergonomico e semplice da usare», spiega Nelu Bilba. 

Per il »toolBalancer«, gli sviluppatori di ZOLLER hanno esplorato nuove strade per ottenere risultati di misura di prim’ordine. L’strumento funziona con specifici adattatori di equilibratura che generano in modo mirato uno spostamento del centro. In questo modo viene introdotto uno squilibrio aggiuntivo definito, al fine di misurare con precisione lo squilibrio effettivo nell’utensile. Grazie a questo principio ingegnoso si genera un segnale del sensore potente, che consente un’analisi altamente accurata – con risultati di misura finali inferiori a 0,4 gmm.

«Gli effetti negativi degli squilibri su utensili e macchinari possono essere notevoli. Per non parlare poi della qualità dei pezzi lavorati. Il bilanciamento è di fondamentale importanza già solo per la sicurezza del processo e la disponibilità delle macchine», sottolinea Nelu Bilba. Nella sua pluriennale esperienza ha constatato più volte come gli squilibri abbiano causato danni ingenti alle macchine: «Conosco casi in cui il mandrino di una macchina nuova è fallito dopo sei mesi. In un’altra macchina, il mandrino ha dovuto essere revisionato quattro o cinque volte in 15 anni – per un totale di diverse centinaia di migliaia di dollari USA. La causa era sempre la stessa: utensili che non erano mai stati bilanciati.» La conseguenza: lunghi tempi di fermo, elevati costi di riparazione, notevoli perdite di produzione.

L'equilibratura regolarmente eseguita non solo riduce i rischi, ma anche i costi. «Uno dei nostri clienti del settore aeronautico è così riuscito a raddoppiare la vita utensile», riferisce l'esperto di ZOLLER. Inoltre, si riduce la scartatura, poiché l’equilibratura consente di evitare difetti di qualità nel pezzo in lavorazione causati dalle vibrazioni. Ciò si rivela particolarmente vantaggioso per la finitura superficiale: chi desidera produrre costantemente al massimo livello non può fare a meno dell’equilibratura di mole, Alesatori o utensili per la finitura. «Mi spingo addirittura oltre», aggiunge Nelu Bilba, «l’equilibratura è un requisito fondamentale per sviluppare ulteriormente gli standard interni nella produzione, indipendentemente dal fatto che si tratti di fresatura, foratura, sgrossatura, finitura o rettifica».

Anche nei processi ad alte prestazioni come l’High Speed Cutting (HSC), l’equilibratura è indispensabile. Per garantire in modo affidabile i livelli di equilibratura richiesti, pari a G=2,5 o superiori, è indispensabile effettuare un controllo sul »toolBalancer«. Questo piccolo passaggio intermedio vale la pena. Offre sicurezza sul fatto che la produzione possa sfruttare appieno il potenziale del processo, dell’utensile e della macchina CNC.

«Chi allinea con coerenza i propri processi alla qualità, dall’acquisto degli utensili alla regolazione e alla misurazione, fino all’investimento in una macchina CNC di prima classe, deve evitare di lesinare sull’equilibratura. Altrimenti, la qualità dell’equilibratura rimane l’anello più debole della catena. Può compromettere notevolmente la qualità, i costi e l’affidabilità del processo. Per me l’equilibratura è il punto iniziale per la qualità della produzione», riassume Nelu Bilba.