Il software CAM gioca un ruolo chiave nel successo della lavorazione a 5 assi per il settore aerospaziale

Linda Tool, un'azienda di produzione con macchine di New York City, stava valutando il pacchetto software CAM hyperMILL® di OPEN MIND Technologies AG focalizzandosi sulle feature di hyperMILL® MAXX Machining, un software altamente raccomandato. Hanno scoperto che una delle caratteristiche innovative della programmazione consisteva nell'aumentare notevolmente il volume di trucioli asportati mediante l'utilizzo di utensili a barile conici.


Testimonianza del cliente: Linda Tool su hyperMILL®

Per crescere nel mondo della produzione di oggi, le aziende devono consolidare le loro operazioni, automatizzarsi, incrementare l’efficienza, raccogliere e analizzare i dati e tanto altro per poter sfruttare pienamente le opportunità in settori floridi come quello dell’industria aerospaziale. Per rispondere a queste esigenze, sono necessari sia macchinari ad alta precisione che tecnologie avanzate, oltre a una strategia e un approccio al processo di produzione ben definiti. Questo è esattamente il cammino intrapreso da Linda Tool, un’azienda di produzione con macchine di New York City, persino nel bel mezzo della grande recessione.

Mike DiMarino, titolare di Linda Tool, è giunto a questa conclusione nel 2008, quando la produzione, così come molti altri settori industriali, arrancava tremendamente. “All’inizio della grande recessione, quando gli ordini arrivavano ormai con il contagocce, ci siamo resi conto che il vecchio modello, che prevedeva un operatore per ciascuna macchina, non era più sostenibile”, ha raccontato DiMarino. “Pertanto abbiamo analizzato la nostra situazione e abbiamo deciso che, se volevamo avere un futuro, avevamo bisogno di una strategia del tutto nuova. Uno dei primi fattori scatenanti che ha determinato questa presa di coscienza è stata la decisione di intraprendere una lavorazione con macchine più avanzata, ovvero quando ci è pervenuta la richiesta di produrre componenti per un colosso dell’industria aerospaziale”, ha aggiunto DiMarino. “Nonostante ci fosse un certo livello di rischio, abbiamo deciso di accettare la sfida, diventare un fornitore di prodotti completi di secondo livello per l’industria aerospaziale e ottenere la certificazione AS9102”.

Un obiettivo ambizioso come questo richiederebbe molti cambiamenti, a partire dal ricorso alla lavorazione a 5 assi e agli utensili avanzati. Per un’azienda il cui pilastro fondamentale era sempre stata la tornitura, con alcune operazioni secondarie di fresatura su macchine VMC tradizionali, tutto questo rappresentava una sfida enorme. Risoluto, DiMarino si è gettato a capofitto nell’impresa e si è procurato la tecnologia necessaria. Durante il processo, DiMarino e Dave Holmes, Production Manager di Linda Tool, hanno imparato che la lavorazione a 5 assi e gli utensili innovativi non bastano per avere successo nell’industria aerospaziale senza disporre necessariamente del software CAM giusto che esegue il lavoro.

“Volevamo un processo altamente efficiente e stabile, e ci siamo riusciti. Siamo molto contenti di hyperMILL®.”

Dave Holmes, Production Manager di Linda Tool

Rompere gli schemi

Che si tratti di lavorazione di precisione a New York con standard ecocompatibili riconosciuti oppure di decisioni tenaci durante la recessione, Linda Tool rompe gli schemi. Fondata nel 1952, oggi lo stabilimento conta 28 persone ed è immerso nella sezione Red Hook di Brooklyn. Si tratta di un edificio tranquillo e poco appariscente affiancato da un marciapiede. Tuttavia, una volta entrati, nella gremita linea di produzione c’è un brusio frenetico di macchine all’avanguardia a lavoro, dai centri di lavorazione a 3, 4 e 5 assi, ai torni multifunzione, fino alle macchine CMM e tanto altro per gestire il flusso continuo di lavori per il settore aerospaziale e la difesa, l’industria, la medicina, il petrolio, il gas e le comunicazioni. Quello che si trova letteralmente al di sopra della linea di produzione è persino più interessante: il tetto accoglie un giardino in cui i dipendenti possono coltivare verdure e fiori in un terreno appositamente progettato. Linda Tool desidera avere un basso impatto ambientale. Tutte le macchine sono dotate di aspiratori per nebbie, un sistema HVAC con filtrazione HEPA funziona 24/7, il tetto verde consente di ridurre consumo energetico per il riscaldamento e la climatizzazione e tutti i rifiuti vengono riciclati.
Forse, però, l’elemento più importante dell’approccio non convenzionale di Linda Tool è lo stesso processo di produzione, che nasce alla fine e non al principio. “Una sfaccettatura chiave della nuova strategia applicata nel 2008 è stata determinare per prima cosa attentamente la parte finita e successivamente mappare ogni singolo passaggio richiesto sulla linea di produzione per garantire che il componente rispondesse o superasse le specifiche”, ha spiegato Holmes. “Tutto inizia quando decidiamo di produrre la parte e ogni passaggio del processo di produzione è documentato, consentendo di risparmiare tempo e migliorare la qualità e i volumi di produzione. Lavoriamo in squadre, applicando un unico approccio al processo di produzione”.

Scoprire un nuovo punto di vista

Questo particolare approccio al processo è stato fondamentale nella ricerca di una soluzione aziendale per lavorare con successo alla forgiatura dei carrelli di atterraggio in alluminio 7075. “Quando si è presentata questa grande occasione per l’industria aerospaziale (la creazione di un componente piano a forma di ferro di cavallo con tasche dagli angoli interni stretti), abbiamo cercato di pensare a un modo efficiente per lavorare la parte mediante taglio delle superfici, asportazione di trucioli o il ricorso a frese emisferiche”, ha dichiarato Holmes. “Avevamo investito nella tecnologia a 5 assi di prima qualità con un centro di lavorazione C22 di Hermle, la migliore macchina per questo componente, ma non eravamo sicuri di come creare l’attacco. Avevamo bisogno di una soluzione più pratica per massimizzare i volumi e l’efficienza. “Stavamo valutando il pacchetto software CAM hyperMILL® di OPEN MIND Technologies AG e ci siamo concentrati sulle feature di hyperMILL® MAXX Machining, un software altamente raccomandato. Abbiamo scoperto che una delle caratteristiche innovative della programmazione consisteva nell’aumentare notevolmente il volume di trucioli asportati mediante il ricorso a utensili a barile conici”. OPEN MIND ha sviluppato il concetto della lavorazione con utensili a barile conici che vantano anche un cono dal raggio più grande. Infine il software, insieme alle frese, consente di risparmiare fino al 90% sui tempi di lavorazione rispetto a una macchina tradizionale con utensili emisferici.
Le frese a barile di Emuge presentano una forma conica a livello del tagliente, ulteriormente affilato grazie al raggio estremamente ampio. Il raggio ampio a contatto con il materiale riduce notevolmente il numero di avanzamenti richiesti poiché, per ogni passaggio dell’utensile, è possibile utilizzare percorsi più grandi, determinando una maggiore rimozione di materiale per ciascun percorso su superfici piane, rigate e tasche interne.
“Abbiamo collaborato strettamente con Emuge e OPEN MIND per programmare la parte ed eseguire tagli di prova”, ha dichiarato Holmes. “Volevamo un processo altamente efficiente e stabile, e ci siamo riusciti. Siamo molto contenti”.


Galleria


Estremamente soddisfatti

I test hanno confermato che Linda Tool aveva ragione: la tecnologia leader a 5 assi rappresenta un elemento fondamentale per il successo nell’industria aerospaziale. Tuttavia niente sarebbe stato possibile senza una potente soluzione software CAM. Nonostante Linda Tool abbia deciso di implementare gradualmente la nuova operazione a 5 assi con Hermle e il software hyperMILL® MAXX Machining in un periodo dai 3 ai 6 mesi per consentire alla produzione di abituarsi al nuovo approccio, non c’è da sorprendersi che Holmes abbia incassato un successo dopo l’altro senza alcun problema. “Sapevamo che OPEN MIND è stato uno dei primi sviluppatori CAM progettati per la tecnologia di lavorazione a 5 assi, quindi avevamo fiducia in hyperMILL®”, ha dichiarato Holmes. “Abbiamo ottenuto parti perfette fin dall’inizio”.
Il pacchetto software CAM hyperMILL® consente una vasta gamma di potenti strategie a 5 assi per la realizzazione di geometrie complesse, superfici a forma libera e cavità profonde con livelli di efficienza massimi. In base alla geometria e alla cinematica della macchina, un utente può scegliere tra la lavorazione a 5 assi con inclinazione fissa, indicizzazione automatica o lavorazione simultanea. Tutti i percorsi utensile vengono generati in modo completamente automatico e sono sottoposti a controllo e prevenzione delle collisioni.

Il pacchetto prestazioni di hyperMILL® MAXX Machining offre tre moduli ad alte prestazioni per la foratura, la sgrossatura e la finitura, che consentono di ottenere i tassi più elevati di produttività nella lavorazione. La foratura elicoidale a 5 assi prepara ampie superfici prima di sottoporle alla sgrossatura utilizzando un tagliente standard e utilizza un percorso utensile elicoidale a 5 assi per rimuovere materiale ed espellere i trucioli. Per una lavorazione rapida e affidabile, il modulo di sgrossatura include cicli per la fresatura su percorsi utensile trocoidali e a spirale così come opzioni che identificano triangoli e cerchi inscritti all’interno dei componenti. Ciò garantisce una lavorazione ottimale grazie a percorsi utensile semplici, che ultimano la tasca identificando le aree con materiale residuo. La regolazione dinamica della velocità di avanzamento in base alle effettive condizioni di taglio garantisce una fresatura costante alla massima velocità possibile. Si ottengono quindi percorsi di fresatura ottimali con la massima rimozione di materiale. Viene supportata anche la sgrossatura ad alte prestazioni delle superfici sia prismatiche che curve con tecniche a 5 assi.
Gli innovativi algoritmi nel software CAM hyperMILL® garantiscono la rimozione continua di un volume costante di trucioli. Questo comporta un impiego maggiore dell’utensile senza esporlo a sollecitazioni inutili, garantendo velocità di sgrossatura fino al 70 % superiori rispetto alla fresatura tradizionale.

Con l’innovativa finitura tangenziale a Z costante a 5 assi di hyperMILL® e il ricorso agli utensili a barile conici, OPEN MIND ha sviluppato la capacità unica di ridurre i tempi dei cicli di lavorazione fino al 90 % nella lavorazione di superfici. Inoltre, grazie ai raggi ampi degli utensili a barile conici, è possibile realizzare incrementi da 6 a 8 mm (o superiori) che risultano in una finitura delle superfici estremamente liscia e una maggiore durata dell’utensile.
La lavorazione tangenziale a Z costante a 5 assi e la lavorazione tangenziale a 5 assi, utilizzate nella realizzazione del carrello di atterraggio degli aerei di Linda Tool, si prestano bene anche per le superfici meno accessibili e consentono di ottenere un maggiore grado di precisione che supera di gran lunga la lavorazione con fresa sferica. I valori di ruvidità misurati spesso sono dalle cinque alle dieci volte inferiori rispetto a quelli ottenuti mediante lavorazione con frese sferiche.
Anche il post-processing con il software hyperMILL® è praticamente privo di difetti ed è indiscutibilmente il più affidabile del settore. “hyperMILL® lavora velocemente. Ma quello che ci colpisce maggiormente è la sua affidabilità e ripetibilità” ha spiegato Holmes. “Inizialmente ero un po’ scettico quando OPEN MIND lo ha implementato e ci ha dato l’OK: ma avevano ragione. Il processo è così stabile e comprovato nella nostra linea di produzione che non dobbiamo controllare le parti. In effetti, saremmo riusciti a risparmiare almeno 2 mesi di tempo se avessimo dato ascolto a OPEN MIND fin dall’inizio e ci fossimo fidati che tutto avrebbe subito funzionato alla perfezione. Il software lavora bene ed è veramente essenziale per i volumi tanto che stiamo progettando di integrare tutta la linea di produzione in hyperMILL®. Aiuta anche ad avere un solido rapporto. Lavorare con OPEN MIND si è rivelato un successo. Anche l’assistenza è eccezionale e rapida”, ha dichiarato Holmes. Anna Litovskaya, programmatrice di Linda Tool, ha aggiunto: “Sono molto soddisfatta di hyperMILL®. Ci ha aiutato molto e adesso lo utilizzo quasi per tutti programmi delle parti che realizziamo”.

Volare in alto

Molte cose sono cambiate da quando è stata adottata la nuova strategia, circa 10 anni fa. Il volume di affari è raddoppiato e l’azienda adesso è un solido fornitore per l’industria aerospaziale anche se l’organico aziendale è sempre lo stesso: un aspetto significativo. “Tre quarti dei nostri dipendenti prima lavoravano alle macchine. Oggi è meno della metà”, ha fatto notare DiMarino. “Siamo più flessibili, i dipendenti sono più qualificati e lavorano in squadre in un approccio al processo ben definito”. Di certo, anche la tecnologia ha giocato un ruolo fondamentale in questa crescita.
“Collaborare con esperti della tecnologia come OPEN MIND ha sicuramente dato un importante contributo a questo successo. Oggi non saremmo qui senza di loro”, ha concluso DiMarino.

www.lindatool.com