Lavorazione di superfici con KR QUANTEC e KUKA.CNC

Grazie al software KUKA.CNC la SEMATEK GmbH sta sperimentando nuove strade nella lavorazione di superfici.

Dal 2007 la SEMATEK GmbH, con sede a Seeg in Baviera, è impegnata nello sviluppo di innovative soluzioni complete di ingegneria meccanica per le moderne aziende produttive che abbiano bisogno dei processi produttivi per nuovi prodotti o che vogliano migliorare e ottimizzare i processi esistenti. In questo, ad essere nel mirino dell'azienda sono la riduzione dei costi e l'aumento della capacità produttiva.

Automazione della levigatura superfici

La levigatura o finitura degli utensili di formatura sottoposti a fresatura, come gli utensili di imbutitura per le parti di carrozzeria, gli stampi per componenti in lega o gli stampi di iniezione per parti plastiche, viene eseguita ancora oggi manualmente. Anche in altre aziende altamente automatizzate la lucidatura delle superfici a forma libera più grandi richiede in alcuni casi fino a 20 giorni/uomo. In questo caso l'obiettivo da raggiungere nello sviluppare una nuova tecnologia per la lavorazione delle superfici era modellare il processo in modo che fosse il più flessibile, preciso, affidabile ed economico possibile.

Scopo finale era la trasformazione delle superfici metalliche in superfici funzionali di ottima qualità, utilizzando un processo automatizzabile. Ciò è stato reso possibile dall'applicazione "Machine Hammer Peening", un processo di battitura volto a lisciare la superficie del pezzo. Per lavorare in modo automatico le superfici pezzo più complesse mediante questo processo, la SEMATEK ha puntato tutto su un robot KUKA e sul software KUKA.CNC.

KUKA KR QUANTEC guidato da KUKA.CNC

Sulla flangia del robot KUKA della serie KR QUANTEC è collocato un utensile ad azionamento pneumatico dotato di una testa martellante ad oscillazione lineare (FORGEfix della 3S-Engineering GmbH) per la lavorazione meccanica della superficie. Servendosi del software KUKA.CNC il robot, terminata la misurazione del pezzo, guida la testa martellante lungo la superficie da lavorare seguendo il cosiddetto percorso di martellatura. Durante questa fase le creste di fresatura vengono così premute verso il basso nelle scanalature. Il diametro della sfera, la velocità di avanzamento, la distanza tra i percorsi, l'angolo di avanzamento e quello di incidenza tra corsa e superficie devono essere selezionati e impostati in base al processo.

Per la misurazione della testa di lavorazione, la SEMATEK ha adottato un sistema di misurazione 5D dell'azienda LEONI GmbH. Accanto alla misurazione del Tool Center Point (TCP), questo metodo garantisce soprattutto la maggiore precisione possibile nella misurazione dell'orientamento dell'utensile. L'orientamento dell'utensile è un fattore fondamentale soprattutto per quanto riguarda l'elaborazione di programmi CNC a 5 assi, per consentire la massima precisione di processo possibile.

Programmazione del robot interamente in codice G

Il robot KUKA KR 240 R2900 convince per il proprio raggio d'azione e la sua flessibilità. Per i componenti che richiedono una strategia di lavorazione a 5 assi, l'impiego del robot rappresenta un sicuro vantaggio in termini di costi. Per facilitare la configurazione e la programmazione del robot, KUKA ha implementato sul sistema di controllo un nucleo CNC completo e sviluppato il software KUKA.CNC.

Grazie al software è possibile programmare il movimento del robot interamente con linguaggio conforme a DIN 66025 o in codice G. I programmi possono così essere creati tramite la catena CAD/CAM e quindi utilizzati sul controllo KUKA senza necessità di conversione in un apposito programma per robot (traduzione in linguaggio robot).

Il robot KUKA lavora le superfici con una testa martellante ad oscillazione lineare come utensile.
Un ulteriore vantaggio correlato è la possibilità di utilizzare senza problemi le funzioni del mondo CNC, come la correzione del raggio dell'utensile e gli utensili gemelli. SEMATEK completa la catena di processo con un modulo di simulazione, a ulteriore garanzia della raggiungibilità e assenza di collisioni dell'intero sistema. Il robot può quindi essere impiegato come una preziosa macchina CNC, traendo vantaggio dalla performance di percorso migliorata in grado di assicurare una lavorazione omogenea lungo l'intero pezzo.

Massima qualità nel minor tempo possibile

La battitura non solo leviga le superfici fresate, ma provvede anche a consolidare la superficie ottimizzando la distribuzione delle tensioni residue. La superficie diventa quindi omogenea e riproducibile. Il processo di battitura permette di ottenere una rugosità Ra inferiore a 0,1 µm, non raggiungibile facendo ricorso esclusivamente alla fresatura. In base al materiale da lavorare, grazie all'incrudimento è possibile migliorare fino al 30 per cento la durezza della superficie. Diventa così del tutto superfluo ogni altro trattamento successivo della superficie. Il vantaggio principale del processo di battitura automatico è in ogni caso quello di sostituire le attività manuali di rettifica e lucidatura.

I tempi di finitura – e con essi l'intero processo produttivo – si accorciano così significativamente, anche a causa dei minori requisiti imposti ai processi di sgrossatura. Grazie al robot KUKA è possibile lavorare anche superfici complesse a forma libera. Il trattamento è spesso eseguibile direttamente sull'intero pezzo, eliminando l'alto dispendio in termini di costi e tempo dovuto ai cambiamenti di serraggio. Grazie ad una pianificazione del percorso estremamente precisa il robot è inoltre in grado di muoversi ad alta velocità ed evitando sovrapposizioni, permettendo di raggiungere il massimo risultato nel minor tempo possibile.

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