Il raffreddamento REDEX segue i trend delle macchine utensili

Il Gruppo REDEX può aiutare i progettisti ad affrontare un cambiamento di passo nella produttività delle macchine multitasking in virtù delle sue innovative soluzioni di azionamento ad alta precisione ottimizzate con l’opzione del sistema di raffreddamento. Queste innovazioni hanno il potenziale per conquistare una quota maggiore di un mercato globale altamente competitivo.

Non molto tempo fa, le tavole di fresatura erano limitate alla produzione di pezzi prismatici con lavorazioni di foratura e/o maschiatura, le cui forme rotonde venivano realizzate mediante lavorazioni di fresatura a bassa velocità. Oggi, un solo centro di lavoro multitasking è in grado di eseguire pezzi cilindrici ottenuti con lavorazioni di tornitura rapida e fresatura/foratura con un solo posizionamento e un conseguente immediato aumento della produttività!

Questo aumento di produttività, tuttavia, genera dei vincoli termici, perché con una coppia maggiore e velocità più elevate, la potenza coinvolta supera i limiti accettabili per gli azionamenti meccanici convenzionali. Il risultato è l’insorgere di problemi di temperatura che portano all'imprecisione della macchina.

Sviluppare dunque un’eccellente macchina utensile multi-tasking richiede la perfetta combinazione tra tecnologia di trasmissione del moto e struttura macchina, in grado di apportare decise migliorie in termini di: prestazioni, versatilità e precisione. Tutto ciò, implica importanti cambiamenti tecnologici.

I produttori di motori già offrono versioni raffreddate, ad aria o ad acqua, dei loro prodotti, che consentono di raggiungere elevate velocità continuative mantenendo una temperatura di esercizio accettabile. Sulla stessa linea, REDEX ha sviluppato da anni diverse opzioni per il raffreddamento dei suoi riduttori per garantire un'efficace dissipazione del calore e il mantenimento di temperature operative compatibili con la precisione che gli utenti finali si aspettano da una macchina multitasking.




Pignone e cremagliera: la forza motrice
Le tecnologie di trasmissione del moto per gli assi lineari di una macchina utensile dono di tre tipi: motore ad azionamento diretto (Motore lineare); Vite a ricircolo di sfere; Sistema con riduttore, pignone e cremagliera.

I motori lineari sono diventati in gran parte inaccessibili a causa dei costi associati agli elementi magnetici, ai cavi e ai componenti di raffreddamento complementari. L'elevato consumo di energia rispetto ai servomotori rende questa opzione poco appetibile.

Le vite a ricircolo di sfere, sebbene siano largamente utilizzate nel mercato generale della macchina utensile, diverse limitazioni progettuali ne mettono in discussione l'idoneità per la produttività e le prestazioni richieste dalle macchine multitasking. Ad esempio, l'accumulo di calore in seguito a movimenti ripetitivi e intensivi dell’asse genera errori di posizionamento dovuti alla dilatazione termica. Questo effetto indesiderato potrebbe compromettere la capacità della struttura della macchina utensile di soddisfare i test ISO 230-3:2020-6 per la distorsione termica.

Tenendo conto di questi fattori, il sistema a pignone e cremagliera è la soluzione ideale per controllare il comportamento termico degli azionamenti meccanici di avanzamento asse nelle grandi macchine multitasking. Ovunque sia necessario un movimento altamente dinamico e per impieghi gravosi, i progettisti troveranno molti vantaggi con i più recenti azionamenti a cremagliera ottimizzati per il raffreddamento di REDEX.

Questi vantaggi includono una bassa temperatura nel punto di contatto tra il pignone e la cremagliera, indipendentemente dalla velocità di avanzamento. Inoltre, non vi è alcuna criticità ad alte velocità di avanzamento, poiché la cremagliera e il pignone si ingranano a bassa velocità. Altri vantaggi sono la corsa illimitata grazie alla modularità delle cremagliere e una rigidità elevata e costante, indipendentemente dalla posizione.

I sistemi raffreddati di azionamento asse con pignone e cremagliera consentono, inoltre, di gestire più facilmente il movimento lineare di una macchina utensile senza alcun problema di espansione del metallo che possono talvolta verificarsi quando si utilizza una vite a ricircolo di sfere o un sistema a pignone e cremagliera non raffreddato.




Mantenere il freddo sotto pressione
Le speciali opzioni di raffreddamento ideate da REDEX proteggono l'azionamento dall'accumulo di calore nelle macchine utensili multi-tasking ad alta dinamica. L'azienda basa il suo successo in questa tecnologia su decenni di esperienza. Circa 40 anni fa, infatti, REDEX è stata la pioniera dei riduttori a due velocità raffreddati ad acqua per il comando dei mandrini ad alta velocità e coppia elevata delle macchine utensili. È stata anche la prima azienda a offrire riduttori cilindrici con albero cavo per mantenere una temperatura operativa soddisfacente quando integrati tra motore e mandrino. Questo riduttore offriva un delta di temperatura operativa (Delta T) inferiore di circa 10°C rispetto al mandrino e al motore della macchina, nonostante le velocità fino a 12.000 giri/min.

REDEX basandosi sulla tecnologia avanzata dei cambi gamma mandrino, ha sviluppato ed esteso il sistema di raffreddamento anche ai sistemi per comando assi lineari, integrando sia il motore sia il riduttore in un circuito di raffreddamento ad alta dissipazione. I vari clienti attestano la bassa temperatura di esercizio fondamentale per la stabilità della struttura e conseguente estrema precisione nelle diverse fasi di lavorazione.

REDEX può dimostrare numerosi esempi di progettazione e implementazione di soluzioni costruite in base alle esigenze specifiche dei singoli costruttori di macchine utensili. Tutte le soluzioni dell'azienda sono soggette a rigorosi protocolli di test sistematici, prove di funzionamento con controlli completi della temperatura e verifica dei valori nominali del riduttore. REDEX ha anche sviluppato sistemi di modellazione che utilizzano gemelli digitali a supporto di simulazioni accurate.

Prestazioni di prim'ordine
Le caratteristiche nominali dei riduttori epicicloidali derivano dalle capacità teoriche dei cuscinetti e degli ingranaggi, calcolate in base al livello di carico a diverse velocità e alla durata di vita risultante. Gli ingegneri progettisti REDEX hanno sviluppato un modello numerico in grado di prevedere la temperatura di esercizio dei riduttori, in particolare il loro comportamento termico e la loro efficienza. Questo modello consente di estrapolare una curva di coppia corrispondente alla potenza costante (termica) del sistema in una determinata configurazione. Un intenso programma di test che ha coinvolto la serie di riduttori epicicloidali di alta precisione REDEX RP ha dimostrato la correlazione tra i dati teorici e quelli sperimentali.

Con questo approccio, REDEX è in grado di anticipare e valutare i limiti di funzionamento termico, per proporre la soluzione ottimale di dissipazione del calore e determinare il metodo di raffreddamento più appropriato.

La famiglia di riduttori REDEX RP offre due livelli di raffreddamento: standard e opzionale. La configurazione standard avviene tramite lubrificazione forzata in un circuito ad anello chiuso a bagno d’olio che, attraverso uno scambiatore olio/acqua od olio/aria dissipa efficacemente il calore. Per facilitare il ricircolo interno del fluido refrigerante REDEX prevede una serie di fori di passaggio.




Quando le esigenze applicative superano la capacità termica di un azionamento asse meccanico, l'opzione di raffreddamento standard per i riduttori REDEX della famiglia RP è la soluzione ideale. È la soluzione più semplice ed economica per il raffreddamento degli azionamenti asse su macchine utensili multitasking di grandi dimensioni. Questa tecnologia è disponibile solo presso REDEX.

Il livello opzionale, invece, introduce una camicia di raffreddamento nella configurazione. Sebbene la camicia di raffreddamento aumenti l’ingombro, peso e costi al sistema, può rivelarsi molto efficace in alcune applicazioni.

In ogni caso, il team di ingegneri REDEX, altamente qualificato, è in grado di fornire consigli sui riduttori per macchine utensili e sulle opzioni di raffreddamento associate, basandosi su decenni di esperienza reale.

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