Azionamento slitta longitudinale in torni automatici plurimandrino
Cilindro idraulico in macchine utensili

Oggi, fino a 8 mandrini vengono impiegati in un unico tornio automatico. Essi sono disposti circolarmente attorno all'asse di rotazione centrale. Poiché lo spazio disponibile è molto limitato, gli azionamenti di avanzamento dei mandrini sono strettamente interconnessi. Ciò comporta requisiti elevati per una costruzione compatta dell'azionamento del mandrino. Una precisione superiore a 1 μm pone particolari esigenze alle unità di avanzamento di queste macchine, che devono combinare precisione, velocità, forza e compattezza. Questo è da tempo un tipico campo di applicazione per i cilindri idraulici. Gli azionamenti lineari di precisione per le slitte longitudinali di queste macchine sono forniti dalla Herbert Hänchen GmbH & Co. KG di Ostfildern. Si arriva fino a 15 cilindri per macchina.

“Avevamo avuto enormi problemi di qualità con un altro produttore per un lungo periodo”, riferisce il Dr.-Ing. Albert Herrscher, membro del consiglio di amministrazione di Schütte. “Per questo siamo passati a Hänchen. Hänchen ha quindi progettato per nostro conto, come azionamento del carrello longitudinale, un cilindro sincrono con sistema di misura lineare integrato per una risoluzione di 0,1 μm. Da quando utilizziamo questi cilindri, la qualità non è più un argomento di discussione.” Nell'azienda di Colonia, il cilindro idraulico è il componente chiave di un sistema preciso. Altri componenti importanti sono la valvola e il circuito di regolazione sovraordinato, che, a seconda del tipo di macchina, viene gestito da un PC industriale con sensori decentralizzati collegati tramite ProfiBUS V2 o da un controllo CNC. In questo modo, a partire dal 1992, la tecnologia dei classici azionamenti meccanici a camme e le cosiddette soluzioni ibride con unità elettromeccaniche sono state sostituite. Per corse particolarmente lunghe, Schütte utilizza finora azionamenti elettrici, poiché, allo stato attuale della tecnica, le valvole sono il componente che pone i limiti fisici della tecnologia a causa di una portata massima di 25 l/min a 100 bar di pressione di sistema. I cilindri idraulici Hänchen potrebbero gestire senza problemi altre dimensioni. I carrelli trasversali contengono, in alcuni tipi di macchina, anche una soluzione a cartuccia integrata nel carrello con un cilindro differenziale. In questo caso, una compensazione elettronica consente di ottenere la precisione necessaria, mentre i cilindri sincroni, grazie alla loro struttura simmetrica, possono essere azionati direttamente in modo particolarmente preciso. A causa dell'integrazione diretta nei carrelli, la stabilità è particolarmente importante in questi cilindri, poiché la sostituzione di una guarnizione o una sostituzione sarebbero molto complesse. A tal proposito, il Dr.-Ing. Herrscher afferma: “Con i cilindri Hänchen questo non è più un problema! Si possono installare e dimenticare.”

Le combinazioni di guarnizioni funzionano secondo il seguente principio: all'avvio del sistema, attraverso le camere del cilindro si crea un flusso idrodinamico di olio nella guarnizione a fessura anulare, in modo che questa si centri radialmente attorno allo stelo pistone in modo metallico, senza contatto e "flottante". Quando viene applicata la pressione, una boccola in acciaio si deforma e forma una fessura di strozzatura che agisce come una fessura di tenuta senza contatto di pochi 1/100 di mm. Tuttavia, questo processo funziona solo con una precisione di produzione nell'ordine di pochi μm, altrimenti la perdita porterebbe a elevate perdite idrauliche. L'olio di perdita fuoriuscito viene riportato nel circuito del fluido senza pressione tramite un raccordo di raccolta. L'assenza di una guarnizione a contatto pressurizzata riduce al minimo l'attrito statico e dinamico nel cilindro. La guarnizione a fessura anulare ha solo una funzione di riduzione della pressione con una perdita minima. Pertanto, lo stelo pistone viene guidato mediante nastri guida ottimizzati per l'attrito. Tuttavia, anche un cilindro con guarnizione a fessura anulare flottante può assorbire forze trasversali relativamente elevate. Un argomento decisivo a favore dei cilindri con guarnizione a fessura anulare flottante è il prezzo, poiché questa qualità differisce dai cilindri con guida idrostatica dello stelo pistone solo per le forze laterali ammissibili inferiori, ma offre un vantaggio di prezzo di circa il 30%.

Immagine 1: Soluzione a cartuccia con un cilindro differenziale
Immagine 2: Tornio automatico plurimandrino