Sia che si tratti di acquistare un nuovo sistema di taglio CNC, o che si tratti di costruire la propria apparecchiatura o di aggiornare un’apparecchiatura esistente, le capacità di movimento del sistema costituiscono un fattore importante nel successo complessivo. In realtà, il movimento della macchina ha la stessa importanza della scelta di un sistema di taglio ottimale quando si tratta di qualità dei pezzi e uniformità. Caratteristiche di taglio e capacità dell’applicazione – True Hole® e True Bevel per esempio, sono influenzate anche dal movimento della macchina. Per macchine già in uso, è importante sapere quali sono le applicazioni supportate per le quali sono state progettate.
Cosa determina la qualità del moto?
I sistemi plasma e altre macchine di taglio in genere sono progettati in base a determinate considerazioni funzionali:
- Applicazioni — Il sistema può essere usato su lamiera spessa, HVAC, inclinazione, tubi, multi processo, elementi strutturali, ecc.?
- Esigenze produttive — Il sistema ha bisogno di supportare stazioni di taglio multiple, lamiere multiple, attraversamenti veloci, o altri requisiti di produzione?
- Qualità di taglio desiderata — Il sistema viene usato per produrre pezzi di precisione, fori per bulloni, scanalature, intagli o una combinazione di diversi tipi di lavoro?
Questo non vuol dire che una macchina non possa fare bene una serie di cose. Piuttosto, il punto è che è necessario lavorare con il costruttore della macchina per configurare la macchina più adatta alle proprie esigenze di taglio.
La qualità del movimento non è un assoluto. Diversi livelli di qualità sono necessari per le diverse funzioni e per ottenere diversi livelli di qualità di taglio e produttività. Una minore qualità del movimento (generalmente disponibile a un prezzo inferiore) può essere accettabile in alcuni casi, mentre in altri casi è necessaria una qualità superiore. La qualità del movimento delle proprie macchine deve essere associata adeguatamente alle proprie esigenze di taglio.
Valutazioni meccaniche
Dal punto di vista meccanico, una macchina da taglio può essere equipaggiata con una tra tante guide di tipo diverso. Le guide a V, le barre e le guide lineari sono solo alcuni dei tipi di guide più comuni. È possibile conoscere le differenze tra queste. Per esempio, le guide lineari con cuscinetti sigillati in genere hanno un attrito maggiore rispetto ai cuscinetti a sfera e ruota ma sono più adeguate per un utilizzo normale e forniscono la migliore e più accurata qualità di taglio con pochissima o nessuna manutenzione.
Un buon indicatore della qualità della meccanica di una macchina è la facilità di spinta con la trasmissione disinnestata dopo aver superato l’inerzia della macchina. Le macchine con una progettazione e una fabbricazione di scarsa qualità sono difficili da spingere. Questo indica che è necessaria una potenza maggiore per accelerare, mantenere la velocità e cambiare direzione. Se la “riduzione dell’attrito” e la riduzione della quantità di forza necessaria per azionare la macchina di taglio a portale sono da sempre considerati elementi cruciali della progettazione, oggi i costruttori di macchine riconoscono che per una qualità di taglio è più importante avere un sistema di trasmissione dalle dimensioni adeguate con motori e ingranaggi che apportino un movimento uniforme.
La rigidità, altro punto di riferimento, è a sua volta fraintesa facilmente. In alcuni casi una macchina può davvero essere troppo rigida. Se è troppo rigida, è probabile che la macchina sia pesante e difficile da accelerare. Su una macchina eccessivamente rigida, le scatole, i cavi della torcia e i fili possono subire uno scuotimento all’uscita e all’entrata degli angoli affilati e la vibrazione che ne consegue si vede sul pezzo tagliato. La rigidità è invece desiderabile nei collegamenti meccanici tra il motore, nella scatola degli ingranaggi e cremagliera o vite a sfere. Più questi collegamenti sono rigidi e più è facile accelerare la macchina.
È importante anche il tipo di trasmissione usato sulla macchina. Sulle macchine entry level, DIY, e per applicazioni leggere, sono generalmente usati i sistemi a “circuito aperto” meno costosi perché offrono una qualità sufficientemente buona per il lavoro. Questi sistemi non hanno alcun circuito di retroazione e per questo durante il taglio non è possibile regolare né la velocità né la posizione. I sistemi a circuito chiuso, che possono regolare la velocità della posizione in base alla retroazione della macchina, sono usati generalmente negli ambienti industriali, commerciali e di fabbricazione. Questo consente un taglio più prevedibile che dà pezzi più precisi e una maggiore uniformità tra un pezzo e l’altro e tra uno schema di taglio e l’altro.
Analogico o digitale?
Le trasmissioni analogiche sono ancora ampiamente utilizzate e sono in grado di offrire una precisione molto alta. Tuttavia, la tendenza attuale è quella di andare verso standard di automazione come il SERCOS (Serial Real-time Communication System), EtherCAT® (Ethernet for Control Automation Technology) e PROFINET (Process Field Net). Questo non è dovuto al movimento della macchina ma alla maggiore enfasi sull’automazione industriale e alle soluzioni universali per una vasta gamma di applicazioni.
Sia le trasmissioni analogiche sia quelle digitali possono fornire dispositivi di retroazione con una risoluzione molto alta. In alcuni casi è possibile ottenere conteggi per oltre un milione di corse per pollice, con una conseguente precisione nel taglio estremamente elevata.
La giusta dimensione per trasmissione e motore
Il costruttore della macchina deve scegliere la dimensione di trasmissione e motore adeguata alla macchina, a prescindere da quale sia la tecnologia o il marchio di trasmissione utilizzati. In linea generale, le macchine più pesanti hanno bisogno di motori e trasmissioni più potenti. L’inerzia è un fattore da considerare. Quando cambia direzione, il motore ha bisogno di potenza sufficiente per superare la propria inerzia, per invertire la trasmissione e superare l’inerzia della macchina. In un sistema progettato correttamente la potenza della trasmissione corrisponde alla forza necessaria per superare l’inerzia e accelerare la massa della macchina.
Può essere impiegato un sistema di ingranaggi per acquisire un vantaggio meccanico. La riduzione dell’ingranaggio ha l’effetto di aumentare la coppia effettiva del motore ma sacrifica la velocità massima. L’obiettivo della progettazione è l’utilizzo di una dimensione di trasmissione/motore dal costo vantaggioso con una riduzione a ingranaggi che raggiunge il tasso di accelerazione e velocità desiderato per la propria applicazione. Con il plasma, il tasso di accelerazione è generalmente a 20 – 40 mG con una velocità di attraversamento di circa 1.000 pollici al minuto.
Punti importanti relativi al movimento della macchina e al processo di taglio
I banchi da taglio più vecchi, originariamente progettati per i sistemi al plasma di vecchia generazione, spesso sono rinnovati con sistemi al plasma più nuovi, a volte con risultati deludenti. I pezzi che escono da un banco rinnovato possono avere un aspetto peggiore di quelli realizzati con un sistema al plasma nuovo! Che cosa sta succedendo?
È possibile che il vecchio sistema al plasma mascherasse vibrazioni o problemi meccanici del banco che si manifestano solo ora a causa della qualità di taglio più elevata del nuovo sistema al plasma. Si può immaginare che il vecchio sistema al plasma sia come un pennarello dalla punta larga, mentre il nuovo sistema al plasma sia invece una matita porta mine a punta fine. Una vibrazione improvvisa del banco è meno evidente in un pennarello a punta larga. Questo accade anche quando si passa dall’ossitaglio al taglio plasma sullo stesso banco, o si fa l’aggiornamento da un sistema plasma più vecchio a un nuovo sistema HyPerformance®. In ogni caso, il costruttore della macchina può consigliare la soluzione migliore.
Altri fattori che influiscono sulla qualità del movimento
Un punto importante ma spesso sottovalutato è la resistenza di una macchina riesca a un utilizzo industriale. Può essere difficile riuscire a distinguere la qualità di taglio di una macchina di alto livello rispetto a una macchina entry level quando queste sono entrambe nuove. Tuttavia, le differenze nella realizzazione e nella qualità di taglio molto probabilmente diverranno più evidenti con il tempo e l’utilizzo.
Perdita di movimento o “gioco” possono essere la conseguenza dell’utilizzo di scatole di ingranaggi di bassa qualità, scarso ingranamento del pignone (su un sistema a pignone e cremagliera), usura eccessiva o scarsa manutenzione del pignone e/o della cremagliera. I sistemi con vite a sfere offrono un’alternativa più robusta ma hanno una lunghezza limitata.
Anche il sistema CAD e CAM può influire sul movimento della macchina. Le immagini scansionate o i pezzi artistici, spesso richiedono delle modifiche prima di essere caricate nel sistema di taglio. I sistemi CAM possono essere d’aiuto filtrando e snellendo il programma prima che raggiunga il CNC.
La geometria del pezzo può avere un ruolo nel movimento della macchina, anche se questa è una funzione del controllo piuttosto che del movimento in sé. Capire come si comportano alcune geometrie su una data macchina può determinare come devono essere disegnati i pezzi e infine cosa è possibile fare con una macchina in particolare. Dei controlli molto buoni sono in grado di gestire condizioni che possono causare urti e vibrazioni in altri controlli. Se il controllo non è all’altezza della situazione, la pulizia del pezzo può essere facilitata semplicemente rallentando la macchina o utilizzando circuiti angolari.
Infine, la manutenzione adeguata della macchina è cruciale. I componenti meccanici si usurano. Si verificano collisioni della torcia e altri problemi. Evitare questi problemi con una manutenzione regolare programmata contribuisce a garantire il buon movimento della macchina per tutta la durata del banco da taglio.