Unità principali

Gli azionamenti principali sono prevalentemente motori elettrici sincroni e asincroni controllati a circuito chiuso. Le loro applicazioni includono motori in kit o alloggiati per l'uso in macchine di tornitura, fresatura e rettifica, nonché in centri di lavoro. I tradizionali azionamenti a mandrino con motori alloggiati, per lo più raffreddati ad aria, sono popolari anche come azionamenti principali. Rispetto ai motomandrini sono 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 al compito di lavorazione. D'altro canto i riduttori causano forze radiali indesiderate, rumore e maggiore usura.

Gli azionamenti principali che utilizzano motori in kit con mandrino integrato sono diventati tecnicamente sofisticati. Poiché è possibile eliminare riduttori e frizioni, questi azionamenti rendono possibile un movimento rotatorio centrico senza subire forze di taglio. Si distinguono per la loro silenziosità di funzionamento a lungo termine e l'usura minima e vengono spesso utilizzati per lavorazioni ad alte prestazioni. La generazione di azionamenti con coppie più elevate è attualmente ancora piuttosto costosa, poiché è necessario integrare un riduttore (planetario) nel mandrino oppure selezionare una potenza del motore maggiore. Per eseguire la manutenzione preventiva e l'assistenza, i sensori dovrebbero essere integrati nel mandrino per monitorare e acquisire dati di misurazione. È comunque necessario il raffreddamento con olio, aria o glicole.

Alimentare le unità

Per gli azionamenti di avanzamento la scelta è tra sistemi elettromeccanici o idraulici. Negli azionamenti elettromeccanici domina attualmente a livello mondiale il servomotore elettrico con vite a ricircolo di sfere. Converte il movimento rotatorio in un movimento lineare. In questo caso vengono preferiti i motori sincroni carrellati, poiché devono far fronte a requisiti elevati in termini di posizionamento, funzionamento sincronizzato e dinamica; più dell'unità principale.

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

Le trasmissioni dovrebbero offrire resistenza all'usura, nonché elevata rigidità e dinamica. Una tale combinazione di caratteristiche consente una precisione più elevata e un funzionamento senza problemi a lungo termine rispetto a quello ottenibile con un gruppo vite a ricircolo di sfere comparabile con sistema di misurazione della posizione indiretto.

Il regime di carico del convertitore è un aspetto che ne limita l'utilizzo. Naturalmente questo non significa che in caso di lavorazioni con grandi forze si possano eliminare i gruppi con viti a ricircolo di sfere e le soluzioni di azionamento idraulico. Anche gli elementi di supporto della macchina come il coperchio dei trucioli con la sua velocità di scorrimento massima consentita e la guida del carrello con il suo comportamento di smorzamento possono limitare l'applicazione. I vantaggi degli azionamenti con motori lineari sono controbilanciati dai costi di investimento associati, che finora hanno impedito una svolta mondiale di questa tecnologia di azionamento.

Gli azionamenti con avanzamento idraulico sono richiesti quando i loro vantaggi hanno un impatto significativo, come negli spazi ristretti, così come in quelle applicazioni che richiedono elevata dinamica e grandi forze di avanzamento. E, naturalmente, l'azionamento idraulico dell'avanzamento deve essere posizionato con precisione micrometrica. Le applicazioni pratiche dimostrano che l'azionamento lineare idraulico funziona senza gioco, è duraturo e tende ad essere più durevole di un azionamento comparabile con gruppo vite a ricircolo di sfere. Con gli azionamenti elettrici è necessario installare ogni prestazione specifica (coppia e velocità di rotazione). Un asse idraulico, invece, può attingere energia in base alla richiesta da un accumulatore di fluido idraulico, riducendo la potenza in ingresso installata fino all'80%.

Azionamenti ausiliari

Una varietà di azionamenti soddisfa le capacità necessarie in un'applicazione di azionamento ausiliario. Nell'ambito delle funzioni di azionamento ausiliarie delle macchine utensili non si registra né una tendenza significativa né particolari unità collaudate. La scelta dipenderà dall'applicazione.

Non è raro che un gruppo di macchine con una sequenza chiusa di funzioni combini diversi azionamenti. Ne sono esempi le applicazioni in cui gli azionamenti elettromeccanici per carrelli mossi verticalmente o diagonalmente vengono utilizzati in combinazione con la compensazione del peso idraulica o pneumatica. In questo caso la compensazione del peso può essere intesa come un azionamento ausiliario passivo nel senso più ampio, il cui compito è quello di compensare la forza peso della massa spostata. La compensazione del peso può essere ottenuta in diversi modi, tra cui il più diffuso è il sistema idraulico con un accumulatore di fluido idraulico. Se la forza peso da compensare è piccola, una molla a gas pneumatica 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'uso nei 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 più piccole, che sono integrate nel flusso dei pezzi del processo di produzione. Il bloccaggio di utensili e pezzi sulle macchine utensili è fondamentale, poiché influenza la precisione e la ripetibilità del funzionamento. Le pinze idrauliche rappresentano un tipo speciale di azionamento ausiliario e vengono utilizzate in macchine con carico e scarico dei pezzi non presidiato, grazie al fatto che sono facilmente automatizzabili. L'elevata densità di forza degli elementi di bloccaggio favorisce la realizzazione di dispositivi di bloccaggio negli spazi più piccoli.

Conclusione

È disponibile una gamma di concetti di azionamento elettrici, idraulici, elettromeccanici e pneumatici come soluzioni per le attività di 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 abbia esperienza in tutti questi gruppi tecnologici prenderà in considerazione e consiglierà i clienti in queste decisioni.