I sensori per la misura in-process fanno volare la macchina utensile

Un cliente del settore aerospaziale della F. Zimmermann GmbH ha chiesto di realizzare una fresatrice a portale su misura per la produzione di complesse sospensioni in titanio per le superfici di controllo del volo. Il nuovo sistema deve gestire la programmazione dei percorsi di produzione, tutte le operazioni di fresatura e le verifiche dei componenti sulla macchina. Nell’affrontare la sfida la Zimmermann ha scelto le soluzioni di misura per macchine utensili di Hexagon per gestire le verifiche di qualità in-process e finali dei pezzi prodotti.

Con sede a Neuhausen auf den Fildern, in Germania, la Zimmermann è un’azienda leader nel settore tecnologico, nota per le sue grandi fresatrici a portale ad alte prestazioni e i suoi centri di lavorazione orizzontali. L’azienda, la cui attività principale è rivolta all’esportazione, ha consegnato più di 550 macchine a 37 Paesi in tutto il mondo.

Oltre a fornire macchine standardizzate che garantiscono ai clienti un efficiente processo di fresatura ad alta precisione, la Zimmermann sviluppa e produce anche soluzioni di fresatura su misura per rispondere a problematiche più complesse e specifiche.

Uno dei clienti del settore aerospaziale della Zimmermann ha richiesto una fresatrice a portale unica nel suo genere, con diverse nuove funzioni e prestazioni. Il cliente ha avuto bisogno della Zimmermann per selezionare e collaudare il set di strumenti di lavorazione speciali, programmare il percorso di lavorazione del componente e, infine, effettuare la misura sulla fresatrice stessa.

“Abbiamo un approccio più orientato alla produzione su misura o su ordinazione, non produciamo in serie”, afferma Steffen Nüssle, Sales Director Export della Zimmermann. “Ma la struttura modulare delle nostre macchine ci consente di adattarle con relativa facilità alle esigenze specifiche dei clienti e delle applicazioni. Diverse fresatrici realizzate su misura sono già in uso presso un produttore di aerei asiatico. Ma questo nuovo ordine differiva molto da ciò che avevamo realizzato fino a quel momento.”

Il componente che il cliente della Zimmerman deve produrre è una sospensione in titanio di circa 1,5 metri per le superfici di controllo degli aerei. Una particolare problematica di lavorazione è rappresentata da una serie di dodici fori in alette posizionate una dietro l’altra sul pezzo per una lunghezza di 990 millimetri. In questo caso il cliente richiede un’elevata precisione, fissando per il diametro del foro di 17 millimetri la tolleranza H7, ovvero con una tolleranza del foro di soli 18 micron. Inoltre, la differenza di concentricità dei fori deve essere inferiore a 50 micron sull’intera lunghezza del pezzo. Anche per le alette del foro, che devono essere perpendicolari alla superficie del componente, sono richieste precisione e accuratezza elevate. 

Nella sua nuova macchina, per garantire la qualità del componente, la Zimmermann ha deciso di utilizzare i tastatori a onde radio di ultima generazione di Hexagon insieme all’HxGN NC Server, che consente di utilizzare il software di misura PC-DMIS per misurare i pezzi direttamente sulla fresatrice. Il tastatore scelto consente la misura con un inserto a croce, necessario per misurare i fori.

PC-DMIS è un software di misura leader nel settore che supporta diverse esigenze di misura su sistemi che vanno dalle CMM ai bracci di misura portatili e ai laser tracker. 

L’HxGN NC Server ha consentito al cliente della Zimmermann di automatizzare la produzione, consentendo agli operatori di creare ed eseguire facilmente routine di misura PC-DMIS completamente automatiche sulla fresatrice in qualsiasi fase del processo di produzione. Ciò è particolarmente utile quando si lavora con un materiale duro e resistente come il titanio.

La misura in-process del componente viene eseguita direttamente nel fissaggio per evitare deviazioni di misura dovute al ritorno elastico o alla deformazione. Il sistema rileva tempestivamente i limiti degli utensili o gli scostamenti di tolleranza, evitando la generazione di scarti costosi. In seguito tutti i pezzi finiti vengono nuovamente sottoposti a controllo sulla macchina utensile, mentre alcuni vengono destinati al controllo finale di qualità sulla CMM del cliente per completare il processo di garanzia della qualità.

Inoltre, le dimensioni approssimative della macchina (X=8.500 mm x Y=3.900 mm) danno al cliente la sicurezza di avere una soluzione di misura disponibile nel caso in cui, in futuro, debba produrre componenti di dimensioni maggiori. Le dimensioni della CMM non sono un vincolo.

“Ci concentriamo sulla realizzazione di sistemi di fresatura ad alte prestazioni per i nostri clienti del settore aerospaziale, in grado di raggiungere in modo affidabile una precisione eccezionale”, afferma Nüssle. “Per questo motivo abbiamo utilizzato l’HxGN NC Server con PC-DMIS per questa produzione speciale e per molte altre macchine: il software è affidabile e collaudato per il controllo qualità. Abbiamo piena fiducia nelle prestazioni di misura del sistema e nel suo contributo all’aumento della produttività degli operatori delle nostre macchine.”

L’HxGN NC Server esegue automaticamente i programmi di misura richiesti e genera rapporti PC-DMIS quando vengono effettuate le routine di misura. L’operatore della macchina deve solo premere un pulsante e il componente in titanio sarà sottoposto autonomamente tutte le fasi di produzione e controllo fino alla creazione del protocollo di misura finale. Non sono necessarie altre azioni da parte dell’operatore.