Tutto il sapere risiede nella “TESTA”

20 Ott

Tutto il sapere risiede nella “TESTA”

Tipologie di squilibrio

L’ultimissima generazione dei nostri sistemi automatici di equilibratura Absolute Balancer® non solo riduce i tempi di fermo macchina, ma allo stesso tempo migliora significativamente la qualità del processo di rettifica.

Sviluppi recenti li rendono completamente adattabili ad ogni condizione di lavoro della macchina rettificatrice.

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Nelle macchine rettificatrici all’avanguardia, le teste bilanciatrici sono integrate e lavorano all’interno del mandrino. Sono quindi “invisibili” ma grazie al costante controllo e minimizzazione delle vibrazioni hanno un ruolo fondamentale sia per l’ottenimento della qualità di finitura del pezzo lavorato che per estendere la vita media dei componenti rotanti. Una sofisticata architettura mista di meccanica, elettronica e software avanzato lo rende possibile.

Queste sono le ragioni sufficienti per dare uno sguardo da vicino a queste soluzioni nelle numerose configurazioni possibili.

Il compito principale del sistema di equilibratura automatica sui mandrini di rettifica era ed è ancora la misura e la correzione dello squilibrio. Lo squilibrio è un fenomeno dovuto a diversi fattori legati alle masse in rotazione, tra cui spiccano la deviazione geometrica della mola dalla sua forma ideale cilindrica, la disomogeneità dei materiali e le tolleranze di montaggio dei componenti meccanici che compongono l’assieme.

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Mandrino con alto grado di squilibrio dinamico

Tipi di squilibrio

Quando si usano mole “sottili”, risulta dominante lo squilibrio “statico”, e la correzione avviene in modo similare a quando si esegue l’equilibratura delle ruote delle nostre automobili. In caso di mole con un certo spessore o pacchi di mole, si instaura una componente di squilibrio definita “di coppia” che si somma alla componente statica. Lo squilibrio risultante è definito “dinamico” e per essere corretto richiede una procedura particolare detta “su 2 piani”.

  • SQUILIBRIO STATICO: l’asse principale di rotazione si sposta parallelo all’asse geometrico del rotante (rotazione eccentrica)
  • SQUILIBRIO DI COPPIA: l’asse principale di rotazione interseca l’asse geometrico del rotante.
  • SQUILIBRIO DINAMICO: è il risultato della combinazione statico più coppia e rappresenta ogni caso reale.

Valori importanti di squilibrio dinamico sono osservabili nei processi di rettifica per ingranaggi, centerless e con mole multiple sullo stesso mandrino. Per correggere uno squilibrio statico, è sufficiente una testa equilibrante su un unico piano, per la correzione dello squilibro dinamico è indispensabile una testa equilibrante a due piani. Una soluzione adottata per correggere lo squilibrio dinamico è quella di effettuare una “pre-equilibratura” manuale su 2 piani, seguita da un’equilibratura automatica su un solo piano durante le operazioni di rettifica. Questo metodo combinato è ovviamente un compromesso, con evidenti limitazioni in termini di precisione e tempo di esecuzione, e può essere accettato fintanto che il processo sotto controllo non è destinato ad alti volumi di produzione e quindi al costante controllo del tempo ciclo.

Tecnologia Absolute Balancer®

Dalla sua fondazione nel 1975, Balance Systems si dedica a individuare e correggere squilibri di corpi rotanti. La missione dell’azienda nella minimizzazione dello squilibrio residuo e dei tempi necessari all’ottenimento di tale risultato è tutt’oggi uno dei caratteri primari. Balance Systems ha raggiunto un livello tecnologico applicabile nei suoi prodotti che non ha eguali in termini di velocità di compensazione e precisione, in grado di soddisfare pienamente le richieste più stringenti dell’industria della rettifica. Le precedenti generazioni di teste equilibranti prevedevano un controllore di correzione del tipo “try & error” che guidava il posizionamento delle masse di compensazione “a coppie”.

La rivoluzionaria tecnologia Absolute Balancer® prevede invece un controllo indipendente delle masse di compensazione, che grazie all’alta precisione di posizionamento garantita da mini-ingranaggi, consente di applicare metodi di correzione deterministici senza tentativi. Ciò significa che tramite un intelligente calcolo preventivo di traiettoria, le masse equilibratrici vengono guidate, verso la loro posizione finale prestabilita. La catena di correzione è retro-azionata in tempo reale dalla misura di vibrazione fornita da uno o due accelerometri opportunamente installati sullo statore del mandrino.

Grazie al costante sviluppo di software dedicato e ad architetture hardware totalmente digitali, i risultati complessivi consentono di abbattere tempi di esecuzione e residui di squilibrio fino a un ordine di grandezza (10 volte!).

La figura seguente mostra i livelli di squilibrio residuo raggiungibili e i tempi di equilibratura tipici per le diverse famiglie di sistemi di equilibratura Balance Systems, su uno e due piani.

Precisione e tempi tipici d’equilibratura

Posizione neutra senza effetto di torsione

Sistema di equilibratura in posizione neutra senza effetto di torsione

Per Balance Systems la configurazione della testa equilibrante con due masse identiche aventi il centro di gravità allineato è sempre stata uno standard. Per ragioni fisiche, questo è il solo modo per portare la testa equilibrante in posizione neutra (masse posizionate a 180°) senza introdurre alcun effetto di torsione. L’operazione di posizionamento neutro è particolarmente importante dopo il cambio della mola o altre operazioni di manutenzione sul mandrino. In tal modo, il nuovo avvio in rotazione della mola avviene in condizioni di minimo rischio e la successiva esecuzione del processo di equilibratura completerà la minimizzazione delle vibrazioni di squilibrio.

Capacità di compensazione adattabile

A partire dalla configurazione base di impiego di due masse di equilibratura identiche, si apre la possibilità di comporre, attraverso opportuni kit, la capacità di compensazione ideale per la singola applicazione. Ciò è possibile grazie all’uso di diversi materiali e leghe con diverso peso specifico. Il costruttore o addirittura l’utilizzatore della macchina può ottimizzare la compensazione per soddisfare i requisiti di ciascun singolo processo sia utilizzando mole tradizionali in ossido di alluminio che super-abrasivi (CBN) su supporto in acciaio o in fibra di carbonio.

Kit di correzione adattabile

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