Tecnologia ad alta produttività per la mobilità elettrica: Come ottimizzare la produzione di alberi di rotore tramite pelatura

30/09/2020 - Markus Isgro

La pelatura vanta tempi ciclo molto brevi

La conversione in atto nel settore automobilistico fa sì che i responsabili della pianificazione produttiva attribuiscano sempre maggiore importanza non solo a nuovi componenti, ma anche a nuovi metodi di produzione. L'aumento della richiesta di veicoli elettrici rende necessario anche un aumento della capacità produttiva. Occorre dunque chiedersi come si possa strutturare la produzione in modo da renderla più efficiente possibile.

Un componente centrale è senza dubbio il motore elettrico. Per il suo componente principale, l'albero di rotore con pacco di lamierini, EMAG ha sviluppato una procedura di lavorazione ad alta efficienza che risulta insuperata in termini di velocità e qualità.

Già da tempo per alcuni progetti si ricorre alla ripassatura anziché alla rettifica dei pacchi di lamierini degli alberi di rotore. Poiché EMAG produce sia macchine rettificatrici che centri di tornitura verticali, i suoi tecnici decidevano di volta in volta, a seconda dei requisiti delle superfici e delle preferenze dei clienti, se proporre un processo di rettifica o di tornitura. La tornitura offre il vantaggio di lavorare il pacco di lamierini a secco. Se la qualità della superficie deve essere inferiore a Rz 6,3 micrometri, la tornitura cilindrica tradizionale dura però a lungo. I tecnici di EMAG hanno cominciato così a sperimentare la tecnologia di pelatura. Poiché questa tecnica viene usata da tempo ed è oggetto di continue sperimentazioni da parte di EMAG, i suoi tecnici ne conoscono il grande potenziale, che si rivela appieno se impiegata in combinazione con centri di tornitura verticali.

Superfici senza torcitura e avanzamenti rapidi

Durante la pelatura un tagliente inclinato viene spostato lungo il pezzo in rotazione. Il punto di contatto si sposta quindi continuamente lungo la linea del tagliente. Ciò consente di utilizzare l'intero bordo di taglio e di allungare la vita utile dell'utensile. Questa tecnologia vanta tempi ciclo molto brevi (fino a 10 volte inferiori rispetto a quelli previsti per la rettifica o la tornitura cilindrica).

La pelatura presenta dunque numerosi vantaggi:

la possibilità di realizzare superfici senza torcitura in caso di lavorazione su temprato
tempi ciclo molto brevi, dovuti a un maggiore avanzamento per giro
maggiore vita utile degli utensili, grazie all'impiego dell'intero bordo di taglio

Si trattava ora di trasferire questi vantaggi alla lavorazione di alberi di rotore (ossia di pacchi di lamierini), cosa che è avvenuta puntualmente. Nel far ciò abbiamo constatato che con questa tecnologia di lavorazione era possibile ottenere qualità di superficie Rz < 6,3 µm con avanzamenti massimi fino a 1 mm/giro. A causa della struttura a strati dei pacchi di lamierini, il truciolo si spezza, a seconda dello spessore del lamierino e del valore di avanzamento, dopo 1 o 1,5 giri. Ciò consente di evitare la formazione di gomitoli di trucioli, formati da lunghi nastri che si avvolgono durante la lavorazione di tornitura tradizionale ad avanzamento lento.

Riduzione dei costi per la lavorazione degli alberi di rotore

I vantaggi della pelatura non potevano non avere un effetto positivo anche sui costi per pezzo. I costi delle macchine e degli utensili diminuiscono infatti grazie ai tempi ciclo più brevi, mentre quelli per il cambio utensili si riducono grazie alla maggiore vita utile (dovuta al breve tempo di intervento di ogni parte dell'intero tagliente).

Il processo produttivo mediante pelatura è tuttavia complesso e richiede una macchina base apposita e un know-how specifico. Questo è esattamente l'ambito in cui EMAG può offrire un valore aggiunto con il suo pacchetto complessivo.

Lavorazione a 4 assi di alberi di rotore

I torni verticali per alberi a 4 assi della serie VT sono ideali per produrre alberi di rotore. Queste macchine danno il meglio di sé nella lavorazione di componenti con lunghezza massima di 630 millimetri e diametro massimo di 200 millimetri:

Simultaneità: il processo di lavorazione viene eseguito con quattro assi, simultaneamente da due lati. La macchina infatti è dotata di due torrette portautensili, ciascuna equipaggiata con dodici slot, 11 dei quali attrezzabili con utensili di tornitura o utensili motorizzati, mentre il dodicesimo è occupato da una pinza di presa del pezzo.
Automazione: le pinze di presa del pezzo garantiscono operazioni parallele di carico e scarico della macchina. Mentre una delle pinze mette un nuovo pezzo grezzo in posizione di serraggio, l'altra trasporta il pezzo finito sul nastro pezzi finiti. Per questa ragione la serie VT è equipaggiata su entrambi i lati con due magazzini ad anello chiuso per ospitare i pezzi grezzi o finiti. Il sistema di automazione TrackMotion consente di concatenare in modo semplice ed economico più macchine VT.

Pelatura con macchine VT

Basandosi sulla sua esperienza pluriennale, EMAG ha potuto progettare la tecnologia di pelatura in modo ottimale per la produzione in serie. Lo stesso vale per le macchine impiegate, che, dopo molti esperimenti e progetti di applicazione, sono state perfettamente adattate a questa tecnologia. La torretta di tornitura della serie VT è stata adeguata ad esempio ai requisiti specifici della pelatura. Ciò riguarda sia la meccanica sia la parametrizzazione dell'asse orientabile e la sua impostazione in funzione della tecnica di regolazione. Anche dal punto di vista del software nulla si oppone all'impiego della tecnologia di pelatura su torni verticali per alberi. Appositi programmi di controllo rendono la configurazione della macchina semplice come quella per una tradizionale lavorazione di tornitura.

Ulteriori informazioni:

In questa animazione viene mostrata la concatenazione prendendo come esempio la lavorazione di alberi di rotore: https://www.youtube.com/watch?v=B9pywqiPg-s