Macchine transfer flessibili? Una combinazione vincente!

TRAMETAL - Settembre 2002 - 66

La moda in fatto di macchine utensili propone degli ibridi e dei matrimoni contro natura, questo è un fatto. Ma rimettere in questione i dogmi considerati indiscutibili a volte è proprio la chiave del successo. Tuttavia parlare di macchine transfer iperproduttive, rapide e flessibili non è cosa da poco. Buffoli, lo specialista italiano in torni transfer multimandrino, non esita a proporre macchine multimandrino verticali dotate di stazioni multiple che lavorano in parallelo ed adatte alle serie medie. Così, dopo aver visitato gli stabilimenti CAPRI e le loro TRB 45 nel nostro numero 64 a pagina 81, la redazione di TraMetal si è sentita in dovere di valutare in loco gli altri prodotti di questo fabbricante.

Lo specialista di Brescia

Dal 1958, la società Buffoli Transfer Spa ha installato in tutto il mondo oltre settecento macchine transfer (a barra fissa). Il costruttore italiano, la cui sede è sita nel cuore della Lombardia industriale, esporta gran parte della sua produzione, ossia circa 25 macchine all'anno. Costruendo direttamente o controllando la totalità dei sistemi idraulici ed informatici, questa società è da sempre precursore dell'innovazione ed abile nel precorrere le esigenze degli utilizzatori. La tendenza costante a ridurre sempre più i lotti di produzione, ad aumentare i cambi di serie e a ridurre la durata di vita dei prodotti, è stata colta fin dall'inizio e applicata alle macchine da barra a partire dagli anni ottanta. Ampiamente conosciuto negli Stati Uniti, questo costruttore ha sviluppato anche macchine a due barre, senza dimenticare coloro che preferiscono lavorare a partire da pezzi grezzi stampati oppure fusi. Già nel 1988 la ditta propone come standard un CNC proprietario in grado di gestire fino a 128 assi. Il principio delle macchine da barra Buffoli è di lavorare su barre fisse e di segare la barra fin dall'inizio per potere da una parte lavorare i pezzi da più direzioni con più mandrini a cadenza molto elevata, e dall'altra per ridurre al minimo la rumorosità dei caricatori di barre e gli scarti di fine barra. Peraltro, la lavorazione di forme complesse sui pezzi è agevole e precisa (forature inclinate, brocciature, forature trasversali, ecc…). Risulta anche ampiamente facilitato l'uso di barre con profili asimmetrici.

Fabbricati e mezzi fra i più moderni
I locali di produzione e montaggio/immagazzinaggio sono di costruzione recente e molto funzionali e, anche se la quantità di macchine prodotte non giustifica la presenza di una catena di montaggio, il visitatore può vedere praticamente tutti i sei modelli principali in fase di montaggio o in versione dimostrativa. La qualità dell'esecuzione di queste macchine costruite per durare a lungo ed eseguire operazioni pesanti è innegabile così come la cura messa nella realizzazione del montaggio dei mandrini (dotati di protezioni antiurto e regolabili micrometricamente) e degli azionamenti gestiti da schede programmabili con istruzioni specifiche per ogni unità. Tutto è intercambiabile, facilmente riprogrammabile e concepito per evidenziare immediatamente gli inconvenienti. L'architettura del controllo numerico è del tipo ad albero o multiserie con elementi specifici per ogni macchina. A titolo d'esempio, il manuale di assistenza elettronica e di manutenzione è concepito come un manuale tecnico automobilistico con vere e proprie fotografie specifiche che illustrano gli schemi e gli esplosi dei sottogruppi. Il software Vishelp va ancora più lontano proponendo, in rapporto ad ogni messaggio d'errore visualizzato, la soluzione per la riparazione del guasto. E' previsto un sistema di controllo a distanza che utilizza un sistema di diagnostica a distanza fornito dal costruttore.

Una parte importante dei componenti disegnati dalla Buffoli è eseguita con Autocad 14 e l'uso di un piccolo gruppo di subfornitori di talento permette di mantenere il controllo della produzione e di garantire tempistiche ragionevoli. Tutti i sottogruppi strategici sono assemblati in loco ed ogni componente viene accuratamente controllato ed identificato.

Le carte vincenti della gamma
Se Buffoli è incontestabilmente uno specialista delle macchine transfer a postazioni multiple e multimandrino, i suoi prodotti non sono da meno in fatto di flessibilità, il che ha contribuito ampiamente alla sua fama. Come spesso avviene, è dalla fusione di soluzioni collaudate o approfittando delle nuove possibilità offerte dalla tecnica che si ottengono i prodotti più riusciti. La qualità delle realizzazioni, l'impegno nel semplificare la manutenzione e nel garantire un elevato grado di affidabilità, la fornitura di un sistema completo interamente controllato sono le caratteristiche dell'intera gamma.
In particolare, tutti i software, le interfacce, i controlli degli azionamenti e dei mandrini sono eseguiti ed elaborati internamente ed ottimizzati con la massima cura.

Le macchine per la tornitura
Trattasi delle Trans-Bar e delle nuove Omni-Turn.

- Le Trans-Bar sono macchine orizzontali di tornitura da barra alimentate da caricatori di barre statiche e provviste di torretta portapezzi multistazione e multimandrino. Realizzate per volumi medi e alti (la produttività va da un minimo di 200 pezzi/ora ad un massimo di 10000 pezzi/ora su macchine a due barre per dadi corti), queste macchine hanno il vantaggio di offrire cambi di serie rapidi e di consentire, in opzione, la produzione doppia lavorando contemporaneamente su due pezzi. Naturalmente queste unità accettano grezzi di fonderia e la torretta è alimentata e scaricata mediante un manipolatore (sulle macchine da barra la barra arriva direttamente nella macchina attraverso un alimentatore di barre nella prima stazione; qui il pezzo è tagliato da un'unità di taglio montata sull'altro lato - il pezzo viene quindi spostato alle stazioni successive mediante indexaggio della torretta). I pezzi tipici sono quelli detti di tornitura dalla barra, ossia raccordi, rubinetteria, dadi, viti e tutti i componenti meccanici derivati da barre e profilati in ottone o in acciaio da 7 a 75 mm di diametro. Le versioni più recenti possono essere dotate, su richiesta, di morsetti rotanti, di mandrini espansibili o di pinze di serraggio, di torrette a indexaggio super-rapido (da 0,2 a 0,5 secondi), di teste motorizzate per scanalature o profili ed infine di teste multiple motorizzate. Ogni mandrino, che ha un proprio avanzamento ed una propria velocità di rotazione, è montato su un supporto anti-shock (ad assorbimento di urto) che permette di limitare i danni in caso d'urto. I software e tutta l'elettronica di controllo sono interamente ad opera del costruttore e gli help di programmazione e di riparazione dei guasti sono di facile impiego e molto efficaci. La manutenzione è resa più semplice dal fatto che tutti i motori e le periferiche sono esterni alla zona di lavoro, facilmente accessibili e quindi rimangono puliti, poiché la macchina filtra e raffredda da sola l'olio di taglio. Il design evolutivo di queste macchine consente di adattarle a tutte le necessità ed oltre 300 macchine sono state installate nel mondo intero e funzionano da oltre vent'anni. La capacità produttiva di queste macchine è da due a quattro volte superiore a quella dei torni multimandrino equivalenti. Esse sono già relativamente flessibili e siamo ben lontani dalle pesanti sollecitazioni delle grosse macchine di tornitura dalla barra. Il successo di queste Trans-Bar è dovuto alla loro capacità di adattamento alle serie medie che sono il prodotto verso cui sono sempre più indirizzati i tornitori dalla barra.

- La macchina Omni-Turn, che verrà presentata alla Bimu, è una macchina ben diversa, una specie di prodotto mutante derivante dalla gamma verticale Multi-Way e dai torni CN, che permette di realizzare pezzi più complessi; essa esula dal campo della tornitura dalla barra ed è sufficientemente flessibile per serie di 500 pezzi. Questa vera e propria cellula flessibile di produzione permetterà a Buffoli di penetrare in un mercato ben più vasto e meno esposto ai rischi economici. Le due caratteristiche di spicco di questa nuova macchina, che riunisce in un unico prodotto un tornio multimandrino ed una macchina transfer, sono la precisione e la concentricità delle lavorazioni, unitamente alla possibilità di realizzare sulla stessa macchina operazioni di tornitura importanti e lavori di tornitura più classici (anche da barra). L'alimentazione avviene per mezzo di un robot o di un manipolatore che lavora su pezzi sfusi che, una volta finiti, vengono deposti su supporti o pallet, ma è anche possibile la presenza di un caricatore di barre. Nella parte sinistra della macchina, una torretta orizzontale porta i pezzi a dei mandrini rotanti indipendenti verticali. Sulla parte destra, servita da un portautensili a due pinze, da 3 a 5 unità di tornitura aspettano i pezzi per eseguire lavorazioni di precisione consecutive, in semplice posa o fra punte di tornitura. Le operazioni di maschiatura, di foratura profonda o di tornitura profilata sono le operazioni privilegiate da questi mandrini. Da 6 a 12 utensili occupano le torrette revolver delle stazioni di tornitura e fino a 20 mandrini lavorano sui tre lati della torretta-transfer portapezzi, sulla parte "transfer verticale" della macchina. Un doppio sistema di filtraggio permette di pulire le morse di precisione ed i pezzi e garantire la concentricità ottimale delle finiture. Anche piccole serie possono essere programmate su questa macchina assai produttiva che lavora contemporaneamente in maniera sequenziale e parallela. Prendiamo ad esempio un pezzo che necessita di una ventina di operazioni che richiedono ognuna 10 secondi ad eccezione di un lavoro di tornitura che ne richiede 30. Prelevando ogni 10 secondi un pezzo in corso di lavorazione sulla torretta principale e alimentando alternativamente i tre mandrini di tornitura, il braccio di scarico ne preleverà uno finito ogni dieci secondi. I mandrini avranno quindi dieci secondi di differenza nell'avvio della stessa operazione eseguita in parallelo. Per l'osservatore esterno, il ciclo fra due pezzi è quindi di 10 secondi. Questo esempio semplificato mostra il guadagno di produttività che può offrire questo tipo di macchina sostituendo più torni a CN abbinati a un tornio multimandrino. I mandrini della parte transfer saranno spesso utilizzati per preparare i pezzi, lavorando i centri e tutte le operazioni connesse come forature, maschiature, brocciature, realizzazione di scanalature, fresature per interpolazione, etc. L'ingombro al suolo è ridotto (5 x 4 m) e tutte le parti vitali sono facilmente accessibili. Pezzi relativamente grandi (215 mm) in piccoli lotti potranno essere facilmente lavorati su questa macchina, il che permetterà di risparmiare uno o più torni di misura media, spesso a carico ridotto. Componenti quali pompe dei freni, ripartitori antiblocco o antislittamento, componenti per turbocompressori, martinetti rotanti, ecc., sono solo alcuni esempi delle possibilità che offre questa macchina, in grado di ridurre notevolmente i tempi ciclo per serie piccole e medie. Il tempo per la regolazione completa fra due lavorazioni è mediamente di due ore.

Le macchine transfer
Il principio di base della lavorazione eseguita con una macchina transfer sta nello scomporre le lavorazioni da eseguire su un pezzo in tante operazioni elementari e nel creare una postazione dedicata ad ognuna di queste operazioni. Il lavoro su una macchina di questo tipo è solitamente sequenziale. Ogni operazione dura pochissimo, le lavorazioni vengono eseguite simultaneamente e il pezzo finito viene fatto cadere ad ogni cambio di postazione. Si tratta dell'esatta trasposizione di un lavoro di catena su una macchina. Il tempo dell'operazione più lunga determina il tempo del ciclo. Qualora si voglia risparmiare sul numero di lavorazioni di base, l'uso di utensili sovrapposti o multifunzione è una soluzione, così come l'uso di mandrini a teste multiple o di derivazioni del processo di lavorazione in parallelo (si veda il concetto Omni-Turn). Se il pezzo è particolarmente complesso, si possono eseguire due cicli completi sulla macchina, uno con i mandrini di destra e l'altro con quelli di sinistra. Alcuni meccanismi di presa permettono di aumentare ulteriormente la capacità delle macchine e gli sviluppi in corso presso la Buffoli dovrebbero essere in grado di suscitare l'interesse degli utilizzatori. Non dimentichiamo che data la loro struttura, le macchine transfer sono tendenzialmente poco flessibili, ed è solo recentemente che costruttori come la Buffoli ne hanno modificato le caratteristiche.

La Buffoli offre due tipi di macchine transfer: le Trans-Double e le Multi-Way. Le prime sono molto apprezzate negli Stati Uniti. Queste macchine (a doppia produzione a caricamento automatico), in grado di lavorare con una presa in tre direzioni ed oltre, sono tanto precise quanto produttive. Le versioni più recenti con il CNC Winflex (su sistema operativo Microsoft Windows), software di gestione e di controllo degli utensili e Power Monitor, si adattano a materiali quali gli acciai, le materie plastiche, gli acciai inox, ecc. Il linguaggio di programmazione di tipo conversazionale permette al personale non ancora specializzato di avviare la produzione in tempi rapidi con parametri di taglio convalidati dalla stessa macchina.
Questo sistema di ottimizzazione della durata di vita degli utensili consente di migliorare la qualità e la sicurezza nei periodi in cui la macchina lavora senza controllo. Le regolazioni su questa macchina richiedono circa un'ora ed il tempo di ciclo medio per un raccordo di rubinetteria a T è di due pezzi ogni cinque secondi (otto secondi per l'acciaio).

La gamma Multi-Way è composta da macchine a torretta ad asse orizzontale e da macchine a tavola sospesa e ad asse verticale. Il nome di queste macchine viene dalla loro notevole capacità di lavorare su direzioni multiple anche distinte dai tre assi della macchina. Speciali mandrini inclinati (brevetto Buffoli) montati su slitte a vite a sfere incrociati o orientabili, aggiunti ai mandrini montati radialmente, possono rappresentare fino a trenta unità indipendenti di lavorazione. Per lavorare secondo sei piani diversi con una sola presa e senza dover ricorrere alle morse orientabili, gli specialisti italiani non esitano a forare le morse, a svuotare i supporti e ad utilizzare altre astuzie per lavorare ciò che era apparentemente inaccessibile. Naturalmente, il ricorso a morse orientabili ed autocentranti consente di ottimizzare ulteriormente la produttività di queste cellule transfer. Vari mandrini speciali permettono di realizzare operazioni di fresatura, profilatura, filettatura e scanalatura conica, ecc. Pezzi tipo pompe del freno, forcelle dei cambi, corpi valvole, ripartitori a più vie per il settore sanitario o idraulico sono solo alcuni esempi di componenti complessi già realizzati su queste macchine da 250 mm³ di capacità. I cambi di lavorazione richiedono mediamente solo mezz'ora.
Alcune di queste macchine funzionano 24 ore al giorno da più di 25 anni.

Le macchine flessibili, degli ibridi che danno da pensare
Le macchine Trans-N-Center sono un altro esempio di macchina ibrida con le stesse caratteristiche e la stessa produttività di un'unità di produzione transfer unite alle funzioni di tornitura e di fresatura. D'altra parte la macchina assomiglia ad un tornio multimandrino numerico. Questa volta si tratta di privilegiare la flessibilità aumentando il numero di mandrini e riducendo il numero di stazioni. Vari mandrini ricevono quindi delle teste multiasse con ad esempio tre utensili di foratura/maschiatura/fresatura a 120°. La macchina risulta più piccola, i tempi di regolazione sono anch'essi ridotti e vari pezzi diversi possono succedersi utilizzando gli stessi utensili. I cambi di utensile sulle teste multiple motorizzate (di produzione Buffoli) durano da 0,2 a 0,6 secondi (da truciolo a truciolo), il che spiega l'interesse che suscitano. Le morse a indexaggio programmabile ed il riconoscimento dei pezzi integrato, la possibilità permanente di riconfigurare la macchina ridistribuendo gli elementi dedicati rendono queste macchine adatte alla lavorazione completa, in una sola presa, di pezzi complessi e molto diversi con grande precisione.

L'Omni-Flex "Multi" è la quintessenza della macchina transfer rapida di grande capacità, dove per quintessenza si intende quinta essenza, ossia la macchina lavora su cinque facce. Questa macchina gestisce un centinaio di assi di lavorazione ed è dotata di undici moduli multi-mandrino che possono lavorare su cinque lati del pezzo, il che corrisponde a 33 utensili che girano a 9000 t/min. Essa accetta pezzi compresi entro le seguenti dimensioni: 300 x 210 x 250 mm. I cambi di utensile richiedono 0,6 secondi. Tutte le traslazioni e gli assi sono digitalizzati, i movimenti ed il bloccaggio degli utensili sono idraulici, le regolazioni sono semplificate e vengono utilizzati utensili standard a placchetta. L'uso di questo tipo di macchina è proposto dai progettisti del costruttore nel caso in cui la famiglia di pezzi sia particolarmente vasta o qualora i margini ridotti su pezzi complessi e vari richiedano l'uso di una macchina veloce e di facile riconfigurazione. L'Omni-Flex "Quattro" è l'ultimo brevetto della Buffoli (settembre 2002) e consiste in un centro di lavorazione per lotti ridotti di componenti di precisione complessi lavorati su tutte le sei facce. Il principio di lavorazione si basa su 2 serraggi che si passano il pezzo senza l'utilizzo di una torretta o di un manipolatore. I sistemi di serraggio sono in grado di orientare i pezzi in qualsiasi posizione con gradi continui di orientamento. La macchina è dotata solo di due attrezzi di serraggio (il che permette di ridurre i costi di lavorazione delle pre-serie), di quattro mandrini e di 80 utensili. Il cambio di utensile avviene in un secondo da truciolo a truciolo anche passando da una lavorazione a 3000 giri/min. ad una con un utensile che gira a 12000 giri/min. Tale macchina innovativa viene definita dal costruttore Multi-Centro a 6 assi per piccole serie di pezzi complessi.
Per i pezzi più semplici (che richiedono lavorazioni su 3-4-5 lati) la macchina può anche lavorare producendo due pezzi alla volta. Il cambio di lavorazione da un pezzo ad un altro completamente diverso avviene in meno di 30 minuti.

In ogni caso, si tratta di sistemi completi forniti chiavi in mano che comprendono controllo e sbavature/lucidature, che vengono proposti alle imprese desiderose di migliorare drasticamente la loro competitività o flessibilità, mantenendo le possibilità di evoluzione o di cambio della produzione entro tempi ridotti. Questo tipo di macchine sostituisce vantaggiosamente parecchi tipi di macchine transfer non flessibili, torni multimandrino rigidi o centri di tornitura a testa revolver.

Prospettive
Mario Buffoli ed i suoi due figli Francesco, responsabile commerciale, ed Edoardo, vice-presidente, specialista fra l'altro del CN proprietario, hanno capito che la chiave di sviluppo dell'impresa e della sua durata sta nella capacità continua di innovare al servizio degli utilizzatori e nel presentare una gamma completa per ampliare la fascia di applicazioni eccezionali di queste macchine fuori della norma. La fornitura di sistemi completi, pronti a produrre ed accessibili senza che sia necessaria una lunga formazione, oltre alla possibilità di adattare le macchine alle esigenze dei clienti, sono anch'essi una promessa di successo commerciale.

Fig. 1 - Vista di un caricatore di barre a cinghie e dei mandrini collocati su un lato in una macchina Trans-Bar. Da notare che i motomandrini sono facilmente accessibili e tutto è ben distribuito.

Fig. 2 - In questo Omni-Turn in corso di assemblaggio si vede la struttura a due parti con, a sinistra, una specie di Multi-Way verticale, e a destra, il braccio di carico che serve i tre mandrini di tornitura. Sono previsti dei mandrini sopra e sotto la macchina (nonchè radiali in opzione).

Fig. 3 - Questa vista di una macchina Trans-N-Center a singola stazione permette di osservare bene il sistema di morse orientabili indexate al centro, un modulo a tre mandrini coassiali a 120° a sinistra ed un mandrino di tipo classico a destra.

Fig. 4 - Alcuni esempi di pezzi eseguiti su macchine Buffoli.

Fig. 5 - Questo transfer Multi-Way è destinato al gruppo Danfoss. La struttura è caratteristica di queste macchine realizzate su misura partendo da moduli esistenti.

Fig. 6 Queste due vedute interne delle macchine Trans-N-Center mostrano due pezzi complessi lavorati in stazioni multiple in una sola presa da una grossa torretta rotante a indexaggio super-rapido.

Fig. 7 - Questa sezione in 3D di un Omni-Turn permette di capire bene il modo in cui funziona in parallelo l'anello di tornitura con i suoi tre mandrini radiali che si intercalano fra due operazioni eseguite sequenzialmente sulla torretta principale.

Fig.- 8 Gli assi di lavorazione sono ben visibili su questo mandrino multiplo e sulla stazione dotata di morse orientabili. I mandrini hanno un asse di avanzamento radiale comune.

Fig. 9 - Questa stazione di lavorazione è interessante perché presenta un raccordo a T. Le due teste di filettatura simmetriche lavorano simultaneamente all'unità di foratura superiore. In linea di massima il lavoro si svolge sempre con abbondante irrigazione ad alta pressione ma alcuni test sono stati eseguiti con micro-nebulizzazione.

Fig. 10 - Vista della sala di montaggio dove sono praticamente rappresentati tutti i modelli montati, ossia sei o otto macchine. Il visitatore potrà in seguito assistere a presentazioni complete nelle sala conferenze del costruttore che utilizza le ultime risorse audio-visive per mostrare ai clienti le proprie potenzialità e per garantire una formazione completa agli utilizzatori.

66 settembre 2002 - TRAMETAL

D. DUBOIS TraMetal