Le viti a ricircolazione di sfere di NSK vengono utilizzate sugli azionamenti servo-elettrici per grandi presse per compattazione di polveri

Le viti a ricircolazione di sfere Serie S-HTF di NSK consentiranno per la prima volta a Osterwalder AG, costruttore di presse per la compattazione di polveri, di utilizzare sulle macchine più grandi azionamenti servo-elettrici in sostituzione dei tradizionali azionamenti idraulici. I nuovi modelli come la macchina a più livelli Osterwalder OPP 2000 con forza di pressatura di 2.000 kN ridurranno così i consumi di circa l'80% rispetto ai modelli idraulici di potenza equivalente. Inoltre, le parti pressate avranno una precisione dimensionale notevolmente superiore, riducendo le rilavorazioni e abbattendo i costi di processo e materiali. 

Con sede a Lyss, in Svizzera, Osterwalder vanta 130 anni di storia nell'innovazione tecnologica. Le presse per compattazione di polveri dell'azienda svizzera vengono impiegate per un numero crescente di applicazioni in tutto il mondo, dagli ingranaggi per trasmissioni automobilistiche agli utensili per la lavorazione di metalli come punte a forare e inserti di lavorazione indicizzabili, tutti prodotti in grandi quantità. Nel processo di pressatura, una polvere meccanica fine viene versata in uno stampo e conformata sotto pressione. Poi il "corpo verde" (come viene chiamato il semilavorato) viene sinterizzato per ottenere le proprietà utili in termini di durezza, resistenza all'acqua e precisione del profilo.

Svolta tecnologica

Oggi Osterwalder offre un'ampia gamma di macchine; con le serie CA-SP Electric e CA-HM Electric di presse per compattazione di polveri lanciate circa cinque anni fa, l'azienda ha introdotto in commercio un concetto completamente nuovo di azionamento. Direct Drive Technology (DDT), così si chiama, è costituito da motori servo-elettrici e viti a ricircolazione di sfere di NSK, che hanno rimpiazzato gli azionamenti idraulici finora prevalenti in questo settore applicativo.

Grazie alla tecnologia DDT, il processo di compattazione è diventato molto più preciso, perché le variabili di misura dell'induzione elettrica e i criteri di regolazione sono più facili da definire e programmare rispetto agli azionamenti idraulici. Inoltre le viti a ricircolazione di sfere offrono una rigidezza maggiore rispetto ai cilindri idraulici, caratterizzati da una forte deformazione a causa della comprimibilità dei mezzi fluidi. I componenti prodotti dalle presse servo-elettriche per compattazione di polveri risultano quindi più omogenei e le proprietà del materiale possono essere modificate con grande precisione.

Inizialmente Osterwalder AG utilizzava sugli azionamenti diretti servo-elettrici delle linee CA-SP Electric e CA-HM Electric viti a ricircolazione di sfere Serie HTF di NSK. Queste viti raggiungono velocità di traslazione elevate abbinate a maggiore precisione e rigidezza. Al tempo stesso, ogni unità consente di trasmettere forze assiali estremamente elevate, garantendo inoltre un'usura minima anche in condizioni di carico elevato e ciclo veloce. Il tempo di ciclo tipico della compattazione di polveri è di tre secondi. 

Da HTF a S-HTF

L'azionamento con tecnica DDT ha dimostrato la sua efficacia negli ultimi cinque anni, inizialmente per forze di pressatura fino a 160 kN, successivamente fino a 640 kN. È stato quindi logico per Osterwalder fare il passo successivo ed equipaggiare le sue presse più grandi con questa tecnologia di azionamento. Tuttavia, la serie HTF di NSK e le viti a ricircolazione di sfere simili di altri costruttori vengono portate in questa applicazione al loro limite in termini di durata operativa utile.

Nell'ambito del suo programma di sviluppo continuo, NSK aveva nel frattempo sviluppato la serie S-HTF di viti a ricircolazione di sfere, giusto in tempo per Osterwalder. Le viti a ricircolazione di sfere S-HTF offrono una capacità di carico dinamico superiore a parità di dimensioni e, quindi, una durata utile notevolmente prolungata.

Queste caratteristiche prestazionali sono possibili grazie all'utilizzo del materiale proprietario di NSK che non solo è in grado di sopportare carichi elevati ma, grazie a uno speciale trattamento termico, offre un equilibrio ottimale fra durezza e tenacia. L'uso dell'acciaio TF (Tough) garantisce, fra le altre cose, che le impurità dure presenti sulla pista di rotolamento non provochino indentature o proiezioni, ma vengono invece eliminate dall'azione ripetuta di rotolamento.

I test di durata effettuati nei laboratori di NSK hanno dimostrato che l'utilizzo della tecnologia TF nelle viti a ricircolazione di sfere Serie S-HTF triplica la durata operativa, oltre ad aumentare del 30% la capacità di carico dinamico rispetto alla Serie HTF, che già offriva valori molto elevati rispetto alle viti a ricircolazione di sfere della concorrenza.

Anteprima mondiale per le nuove presse per compattazione di polveri

Grazie ai vantaggi delle viti a ricircolazione di sfere S-HTF, Osterwalder ha recentemente presentato in anteprima mondiale la nuova OPP 2000, la prima pressa per compattazione di polveri multilivello con azionamento servo-elettrico e forza di pressatura di 2.000 kN.

Il responsabile di prodotto e capo del team di costruzione Michael Sollberger spiega: “Ora possiamo avere l'eccellente controllo del movimento dinamico offerta da un azionamento servoelettrico nella gamma alta di potenze, rispettando al tempo stesso i requisiti dei clienti per la produzione di geometrie più complesse con un altissimo grado di precisione. Siamo in grado di raggiungere una precisione di posizionamento di 1 µm e muoverci fra profili di movimento specifici.

Questo approccio migliora notevolmente la qualità del prodotto e riduce la necessità di rilavorazioni per l'utilizzatore." Secondo Osterwalder, la nuova pressa multistrato è ideale per la produzione economica di un'ampia gamma di prodotti, dai componenti di motori, alle parti per elettroutensili e utensili da cucina, fino alle aste di carburo. Oltre ai vantaggi già citati, l'utente beneficia di una notevole riduzione delle necessità di manutenzione e di un ingombro compatto della macchina. Inoltre, il consumo energetico delle presse di taglia più grande come la OPP 2000 è solo del 20% circa rispetto alle presse idrauliche, con piccole variazioni legate al tipo di pezzo pressato. Per chi usa le presse, il risparmio energetico è un argomento forte, perché il tipico cliente di Osterwalder possiede fino a 50 presse di compattazione

Spinta all'innovazione nel manifatturiero

In ultima analisi, i progressi realizzati da Osterwalder dimostrano come l'innovazione degli azionamenti possa portare a passi da gigante nella tecnologia di produzione. 

Da notare che NSK fornisce a Osterwalder anche i cuscinetti volventi per il supporto assiale delle viti a ricircolazione di sfere S-HTF. I cuscinetti prescelti in questo caso sono i cuscinetti assiali a sfere a contatto obliquo. Questi cuscinetti sono stati sviluppati specificamente per questa applicazione e, soprattutto per quanto riguarda le macchine di precisione, vengono solitamente installati come unità di sistema complete per supporto assiale e movimento lineare. 

Osterwalder usa le viti a ricircolazione di sfere HTF di NSK per le presse fino a 640 kN

Nelle viti a ricircolazione di sfere S-HTF di NSK S-HTF, le proiezioni vengono livellate dall'azione ripetuta di rotolamento.