Come realizzare stampi perfetti

Gli scostamenti della geometria della fresa sferica dalla forma circolare ideale possono compromettere la qualità superficiale e l’accuratezza del profilo di un pezzo. La potente compensazione tridimensionale del raggio dell’utensile 3D-ToolComp e il ciclo 444 TASTATURA 3D dei controlli numerici TNC HEIDENHAIN consentono di compensare con rapidità e facilità questi scostamenti, senza la necessità di complesse misurazioni dell’utensile e dispositivi supplementari. La compensazione può essere facilmente eseguita con gli strumenti normalmente a disposizione sulla maggior parte delle fresatrici e centri di lavoro.

di Adriano Moroni

Nella realizzazione degli utensili vengono adottate le soluzioni d’avanguardia in termini di accuratezza. Tuttavia, soprattutto le frese sferiche non presentano una geometria uniforme; infatti, il raggio di ogni singolo utensile diverge di norma in modo del tutto particolare dalla forma circolare ideale. Gli studi eseguiti dimostrano che per gli utensili standard occorre considerare scostamenti fino a 0,015 mm. Persino le frese di precisione di alta qualità e costose possono presentare scostamenti dell’ordine di micron.

Compensazione degli errori di forma dell’utensile
Nel caso di lavorazioni altamente accurate questo rappresenta una limitazione importante dato che il punto di contatto del raggio della fresa con il pezzo calcolato dal controllo numerico non coincide con il raggio effettivo, e questo avviene per ogni nuova fresa inserita. Con l’opzione 3D-ToolComp e il ciclo 444 TASTATURA 3D dei controlli numerici TNC HEIDENHAIN, l’operatore è in grado di compensare con rapidità e facilità questi scostamenti. Per determinare gli scostamenti del raggio di una fresa da impiegare, l’operatore esegue una lavorazione di prova con l’utensile su un pezzo. Successivamente misura il profilo fresato con un sistema di tastatura che è stato calibrato in precedenza utilizzando 3D-ToolComp. Gli scostamenti così definiti del profilo fresato da quello ideale vengono direttamente convertiti dal controllo numerico TNC in scostamenti del raggio e scritti in una tabella dei valori di compensazione. Questa tabella consente di definire valori delta in funzione dell’angolo, che descrivono lo scostamento dell’utensile dalla forma circolare ideale. Nella successiva lavorazione dal pieno, il controllo numerico TNC compensa quindi il valore del raggio definito nel punto di contatto attuale dell’utensile con il pezzo.

Due strategie, un obiettivo: profili perfetti
L’esempio di lavorazione di una lente asferica con un diametro di 20 mm mostra molto chiaramente l’effetto di 3D-ToolComp. Dopo la passata di prova, un sistema di tastatura utilizza il ciclo 444 TASTATURA 3D per rilevare scostamenti notevoli fino a 25 µm dalla forma desiderata della lente. In seguito alla compensazione degli scostamenti del raggio con 3D-ToolComp, gli scostamenti di forma sull’intera superficie della lente asferica sono inferiori a 5 µm.
Per poter stabilire con precisione il punto di contatto, il programma NC deve essere generato con blocchi normali alla superficie (blocchi LN) dal sistema CAM. Oltre alla posizione dell’utensile, i blocchi normali alla superficie definiscono anche il punto di contatto con il pezzo e, come opzione, l’orientamento dell’utensile in riferimento alla superficie del pezzo. La compensazione viene eseguita in modo automatizzato dalla macchina utensile controllata da TNC.
Il secondo esempio mostra come la forma dell’utensile venga misurata in modo completamente automatico con un sistema laser e un ciclo speciale affinché il controllo numerico TNC possa impiegare direttamente questi dati e documentarli in una tabella di compensazione. Non è quindi necessario ripetere la compensazione utensile nel programma NC. Con questa procedura il TNC gestisce in modo automatizzato gli influssi variabili determinati da errori di forma dell’utensile e soddisfa pertanto un aspetto importante del processo di lavorazione sicuro in conformità ai requisiti in vigore in ambiente medicale.

Controllo estremamente accurato della qualità all’interno del processo
L’opzione 3D-ToolComp può essere utilizzata non solo per compensare gli scostamenti del raggio delle frese e per ottimizzare i risultati della lavorazione. Supporta l’operatore anche nel controllo qualità altamente accurato di pezzi con superfici a forma libera nell’area di lavoro della macchina.
Per ottenere risultati molto precisi durante la misurazione, si può procedere a una calibrazione 3D del sistema di tastatura con 3D-ToolComp prima di eseguire il ciclo 444 TASTATURA 3D. Il ciclo compensa quindi il comportamento di commutazione individuale del sistema di tastatura in qualsiasi direzione.
Il ciclo 444 permette la misurazione automatica di punti su superfici a forma libera. Basta infatti inserire nel ciclo il relativo punto di misura completo di coordinate e vettore normale.
Dopo la tastatura il TNC determina automaticamente se il punto misurato si trova all’interno di una tolleranza definita. Il ciclo 444 genera in automatico anche un report di misura completo in formato HTML.
È inoltre possibile consultare il risultato tramite parametri di sistema, per avviare ad esempio una ripresa controllata da programma, attivare un arresto del programma o visualizzare un messaggio.