Unità principali

I motori principali sono prevalentemente sincroni e asincroni, controllati ad anello chiuso. Le loro applicazioni includono motori in kit o integrati in macchine per tornitura, fresatura e rettifica, nonché in centri di lavoro. Anche i tradizionali azionamenti a mandrino con motori integrati – per lo più raffreddati ad aria – sono diffusi come azionamenti principali. Rispetto ai mandrini motorizzati, risultano meno costosi se si considerano i costi secondari di entrambi i sistemi. Da un lato, l'interposizione di riduttori consente di adattare la velocità di rotazione e la coppia all'operazione di lavorazione. Dall'altro, i riduttori causano forze radiali indesiderate, rumore e maggiore usura.

I sistemi di azionamento principali che utilizzano motori a kit con mandrino integrato hanno raggiunto un elevato livello di sofisticazione tecnica. Eliminando riduttori e frizioni, questi sistemi consentono un movimento rotatorio centrato senza subire forze di taglio. Si distinguono per la loro fluidità di funzionamento a lungo termine e l'usura minima, e sono spesso utilizzati per lavorazioni ad alte prestazioni. La generazione di sistemi con coppie più elevate è attualmente ancora piuttosto costosa, poiché richiede l'integrazione di un ingranaggio (epicicloidale) nel mandrino oppure la scelta di un motore di maggiore potenza. Per la manutenzione preventiva e l'assistenza, è necessario integrare sensori nel mandrino per monitorare e acquisire i dati di misurazione. Il raffreddamento con olio, aria o glicole rimane comunque indispensabile.

Azionamenti di alimentazione

Per gli azionamenti di alimentazione, la scelta è tra sistemi elettromeccanici o idraulici. Nel caso degli azionamenti di alimentazione elettromeccanici, il servomotore elettrico con vite a ricircolo di sfere è attualmente dominante a livello mondiale. Esso converte il movimento rotatorio in movimento lineare. In questo caso, si preferiscono i motori sincroni incapsulati, poiché devono soddisfare requisiti elevati in termini di posizionamento, funzionamento sincronizzato e dinamica, più di quanto non faccia l'azionamento principale.

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

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

Il regime di carico dell'azionamento è un aspetto che ne limita l'utilizzo. Naturalmente, ciò non significa che, in caso di lavorazioni con forze elevate, si possano escludere i sistemi a vite a ricircolo di sfere e le soluzioni di azionamento idraulico. Anche gli elementi di supporto della macchina, come il coperchio anti-trucioli con la sua velocità di scorrimento massima consentita e la guida del carrello con il suo comportamento di smorzamento, possono limitarne l'applicazione. I vantaggi degli azionamenti a motore lineare sono controbilanciati dai relativi costi di investimento, che finora hanno impedito una diffusione capillare di questa tecnologia a livello mondiale.

Gli azionamenti idraulici per l'avanzamento sono richiesti quando i loro vantaggi hanno un impatto significativo, come ad esempio in spazi ristretti, così come in quelle applicazioni che richiedono elevata dinamica e grandi forze di avanzamento. E, naturalmente, l'azionamento idraulico per l'avanzamento deve posizionare con una precisione micrometrica. Le applicazioni pratiche dimostrano che l'azionamento lineare idraulico funziona senza gioco, è durevole e tende ad essere più resistente rispetto a un azionamento comparabile con vite a ricircolo di sfere. Con gli azionamenti elettrici per l'avanzamento, ogni specifica prestazione (coppia e velocità di rotazione) deve essere installata manualmente. Un asse idraulico, invece, può prelevare energia in base alle esigenze da un accumulatore di fluido idraulico, riducendo la potenza assorbita installata fino all'80%.

Azionamenti ausiliari

Una varietà di azionamenti soddisfa le esigenze richieste in un'applicazione di azionamento ausiliario. Nell'intero spettro delle funzioni di azionamento ausiliario nelle macchine utensili non si riscontra una tendenza significativa, né si distinguono unità collaudate in modo particolare. La scelta dipenderà dall'applicazione.

Non è raro che un gruppo di macchine con una sequenza chiusa di funzioni combini diversi tipi di azionamento. Esempi di ciò si riscontrano in applicazioni in cui azionamenti elettromeccanici per carrelli a movimento verticale o diagonale vengono utilizzati in combinazione con sistemi di compensazione del peso idraulici o pneumatici. In questo caso, la compensazione del peso può essere intesa come un azionamento ausiliario passivo nel senso più ampio del termine, il cui compito è quello di compensare la forza peso della massa in movimento. La compensazione del peso può essere realizzata in diversi modi, tra cui il sistema idraulico con accumulatore di fluido idraulico, che è uno dei più diffusi. Se la forza peso da compensare è ridotta, una molla a gas pneumatica può svolgere la stessa funzione. I vantaggi di queste soluzioni risiedono nella loro dinamica adattabile e nel loro bilancio energetico favorevole.

Gli azionamenti pneumatici sono ideali per l'impiego in dispositivi di movimentazione grazie al loro peso ridotto, alla struttura di controllo semplice e alla rapidità dei movimenti. Queste caratteristiche si applicano alle unità di alimentazione e carico per masse ridotte, integrate nel flusso dei pezzi del processo produttivo. Il bloccaggio dell'utensile e del pezzo sulle macchine utensili è fondamentale, in quanto influenza la precisione e la ripetibilità delle operazioni. I morsetti idraulici rappresentano una particolare tipologia di azionamento ausiliario e vengono utilizzati in macchine con carico e scarico automatico dei pezzi, grazie alla loro facile automatizzabilità. L'elevata densità di forza degli elementi di bloccaggio favorisce la realizzazione di dispositivi di bloccaggio anche in spazi ristretti.

Conclusione

Esiste una vasta gamma di concetti di azionamento elettrici, idraulici, elettromeccanici e pneumatici disponibili come soluzioni per le operazioni di azionamento nelle macchine utensili. Il team di ingegneri deve decidere quale tipo di azionamento sia più adatto all'applicazione, tenendo conto di una serie di vincoli. Un buon fornitore di automazione, esperto in tutti questi gruppi tecnologici, sarà in grado di valutare e consigliare i clienti in queste decisioni.