Un cuscino per un’estrazione perfetta

Hydraulics for die cushions
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Marzo 2017

 

Alcuni componenti disegnati dalle Case automobilistiche sono molto complessi. Al ramo delle forniture occorrono pertanto macchine molto sofisticate: ad esempio, la pressa progressiva di ANDRITZ Kaiser GmbH. Al suo interno, una funzione chiave viene svolta da un cuscino ammortizzante con idraulica Rexroth.

Sulle automobili sono presenti centinaia di elementi in lamiera.

Per dare forma a tali componenti, in genere si utilizza la tecnica

dell’imbutitura. Tuttavia, poiché i disegnatori di auto ideano geometrie sempre più complesse e puntano su nuovi materiali, per molti fornitori le tradizionali tecniche di produzione non bastano: nel settore, infatti, il trend verso forme sempre più complesse implica talvolta un’elevata percentuale di scarti. Il fornitore statunitense Tenneco puntava ad evitare proprio tale problema, nella produzione di nuovi silenziatori a guaina per il sistema di aspirazione e scarico. Oggigiorno, i moderni silenziatori non devono soltanto contribuire a rispettare le soglie di rumore prescritte dalla legge, ma anche ad influire in modo mirato sull’acustica percepita nell’abitacolo: più silenziosa, per un maggiore comfort, oppure sportivamente piena, in base alle preferenze del cliente. Ciò grazie a complesse progettazioni, che curano minuziosamente la conduzione dei flussi e del suono. A tale scopo, inoltre, i progettisti impiegano le cosiddette lamiere sandwich, ossia due lamiere collegate fra loro e separate da un sottile strato d’aria, che funge da isolante acustico.

La geometria esterna è concepita in modo da aderire al sottoscocca della vettura, per occupare poco spazio. Per realizzare i componenti con la tecnica di formatura a freddo occorrono, quindi, processi di formatura molto precisi.

Per una nuova pressa progressiva, Tenneco si è pertanto rivolta ad ANDRITZ Kaiser, specialista in tecnologie di punzonatura e deformazione. “La particolarità di questo impianto consiste nella profondità di imbutitura di 180 mm e negli impegnativi requisiti di geometria dei componenti”, ricorda Wolfgang Wiedenmann, Deputy Sales Manager di ANDRITZ Kaiser. Inoltre, siccome le lamiere hanno una dimensione di 800 x 400 mm, si tratta di elementi piuttosto grandi.

Un’interazione perfetta

Il principio della tecnica di imbutitura, in teoria, è estremamente semplice: un apposito elemento mobile della pressa spinge l’utensile superiore nella lamiera da lavorare sull’utensile inferiore, dando così alla lamiera la forma desiderata. Nella pratica, il quadro è più complesso: durante la pressatura infatti, per evitare piegature e cretti, la lamiera (detta anche “bidone” in gergo metallurgico) non deve avanzare in modo incontrollato. Per prevenire il problema, un elemento chiave è il cuscino ammortizzante: oltre a fissare i “bidoni” sui supporti in lamiera, esso fa sì che la lamiera venga seguita con precisione durante la deformazione. Un ulteriore compito del cuscino ammortizzante è l’espulsione dell’elemento finito, per lasciare spazio a quello successivo. Tale componente della macchina viene comandato e regolato da una soluzione oleodinamica. La sfida consisteva nell’integrare un cuscino ammortizzante servoidraulico in una servopressa meccanica. Le servopresse offrono il vantaggio di consentire una programmazione molto precisa dei movimenti dell’elemento mobile. Poiché, durante la deformazione, il cuscino ammortizzante funge da antagonista dell’elemento mobile, i movimenti dei due elementi devono coincidere con esattezza: ANDRITZ Kaiser ha perciò puntato sulla servoidraulica Rexroth pronta per il montaggio. “Ora, con il cuscino ammortizzante, possiamo seguire il movimento dell’elemento mobile coordinando gli assi”, ci spiega Wiedenmann. A tale scopo, direttamente sui cilindri sono flangiati tre blocchi per cuscini ammortizzanti Rexroth, che provvedono a sollevare e ad abbassare il cuscino; un ulteriore blocco funge da espulsore. Due pompe a pistoni assiali Rexroth generano la pressione necessaria per trattenere la lamiera in modo controllato. Grazie a tre controlli di movimento idraulici Rexroth a programmazione libera, i clienti di ANDRITZ Kaiser possono ora realizzare componenti che in precedenza non erano possibili, fino ad un ritmo di 30 al minuto. Per evitare che i cicli elevati vadano a scapito della sicurezza, la soluzione di azionamento Rexroth offre tecnologie di sicurezza funzionali per il movimento ascendente e discendente.

Produttività e rapidità

I nuovi impianti, in alcuni casi, richiedono fino ad un anno per tutte le messe a punto e per l’implementazione dei vari processi. Grazie alle versatili possibilità di controllo, la nuova macchina di ANDRITZ Kaiser, invece, già dopo un giorno ha iniziato a produrre elementi di buona qualità. Ciò grazie al fatto che, nel gruppo di assi oleodinamico, forze e posizioni dei singoli assi possono essere regolate esattamente e con elevata precisione di ripetibilità. La rigidezza e la precisione dell’intero sistema hanno consentito al cliente finale di incrementare la produttività del 30 precento e di ridurre i pezzi di scarto fino al 20 precento. L’impianto, inoltre, è concepito in modo da consentire liberamente nuove strutture e nuovi componenti. La soluzione servoidraulica è frutto della stretta collaborazione fra i reparti Engineering di Tenneco, ANDRITZ Kaiser e Bosch Rexroth. “Il risultato è molto positivo: il cliente è davvero entusiasta”, conclude Wiedenmann.


La pressa

Il pezzo da imbutire (3) si trova pronto sui premilamiera (4). L’elemento mobile della pressa (1) si abbassa, serrando la lamiera fra utensile superiore (2) e premilamiera. Il cuscino ammortizzante (7) genera la pressione necessaria per il processo. A questo punto, l’elemento mobile della pressa spinge l’utensile superiore nella lamiera sull’utensile inferiore (5). Il cuscino ammortizzante regola la pressione esercitata sui premilamiera, affi nché il pezzo da imbutire possa avanzare in modo controllato. Terminato il processo di imbutitura, l’elemento mobile della pressa si riporta in posizione iniziale. A questo punto, il componente fi nito può essere espulso.

 
The drawing process