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Cilindri idraulici per macchine utensili

Vantaggio delle tenute G9 e soluzioni del sistema idraulico per evitare l’effetto stick-slip


L’ottimizzazione delle prestazioni nelle macchine utensili può essere penalizzata dall’attrito nei cilindri di bilanciamento.
La tenuta G9 rappresenta la soluzione ideale per eliminare il fenomeno, sia nel sistema idraulico con circuito attivo sia in quello con circuito chiuso con accumulatore.

INDEX
Soluzioni idrauliche di controbilanciamento: circuito attivo e circuito chiuso Che cos’è lo stick-slip nei cilindri idraulici? Vantaggi delle tenute speciali G9 per pistoni Contattaci

Soluzioni idrauliche di controbilanciamento: circuito attivo e circuito chiuso

Le grandi macchine utensili e le fresatrici-alesatrici universali sono dotate di sistemi elettroidraulici specifici per controbilanciare il peso della testata del mandrino durante gli spostamenti verticali, permettendo così all’unità di guida elettromeccanica di controllare il movimento in maniera fluida e precisa
Per la funzione di bilanciamento vengono comunemente utilizzate due diverse soluzioni idrauliche: circuito attivo con unità di potenza o circuito chiuso con accumulatori.
Nella soluzione con circuito attivo, le valvole riduttrici di pressione a 3 vie ad alte prestazioni con elettronica digitale integrata, eseguono un accurato controllo della pressione dell’anello chiuso nei cilindri idraulici di controbilanciamento grazie al trasduttore di pressione, installato sulla valvola.
Machine tool equipped with Atos hydraulic cylinder Macchina utensile dotata di cilindro idraulico Atos
Questa soluzione ad alte prestazioni richiede un’unità di potenza dotata di una pompa a pistoni a cilindrata variabile, per generare la pressione di linea.
La funzione Atos Smart tuning consente l’ottimizzazione del comportamento dinamico della valvola, per rendere la regolazione della pressione stabile e precisa anche in presenza di continue variazioni di carico, con tempi di risposta inferiori a 15 ms.
La soluzione a circuito chiuso con accumulatori è comunemente utilizzata nei sistemi idraulici di bilanciamento ad alta velocità, sfruttando la capacità degli accumulatori di immagazzinare e rilasciare grandi volumi di fluido con basse variazioni di pressione. Questa soluzione funziona con un’alimentazione ridotta e richiede un blocco di controllo di sicurezza certificato PED che integri funzioni ausiliarie come la valvola di chiusura, il manometro, la valvola di sicurezza senza perdite per il rilascio della pressione e il comando manuale.
Machine tool equipped with Atos hydraulic cylinder Valvola proporzionale di pressione ad alte prestazioni Atos

Che cos’è lo stick-slip nei cilindri idraulici?

Nei sistemi di bilanciamento delle macchine utensili, il problema più comune è l’effetto stick-slip, cioè l’adesione degli elementi di tenuta del cilindro alle superfici di scorrimento. Questo fenomeno innesca generalmente una vibrazione nel sistema idraulico durante la fase iniziale del movimento del pistone, a causa della transizione dall’attrito statico, che si oppone al movimento relativo delle superfici, all’attrito dinamico generato dallo scorrimento delle superfici.
PED hydraulic accumulator Accumulatore idraulico PED

Vantaggi delle tenute speciali G9 per pistoni

Il reparto Ricerca e Sviluppo di Atos ha sviluppato il sistema di tenuta G9 conducendo simulazioni su software e banchi di prova, oltre a collaborazioni mirate con i fornitori e i principali europei per testarne l’efficacia sul campo.
La collaborazione con fornitori specializzati ha permesso di identificare un composto polimerico innovativo che riduce drasticamente il divario tra i coefficienti di attrito statico e dinamico, eliminando di fatto i problemi indotti dal fenomeno dello stick-slip. Di conseguenza, l’assenza di vibrazioni si traduce anche in una maggiore durata del cilindro.
I test effettuati sul campo hanno dimostrato che, oltre all’aumento delle prestazioni dinamiche, grazie alle forze di attrito molto ridotte di questa soluzione, aumenta anche l’efficienza del motore verticale sulla testa di fresatura, come conseguenza della riduzione del consumo energetico.
Stick-slip chart Grafico stick-slip
Il sistema G9 è dotato di un elemento di tenuta pistone singolo con speciale geometria del profilo che garantisce l’assenza di trafilamento olio nell’intera corsa di lavoro. L’assenza di perdite è un vantaggio in particolare nei sistemi a circuito chiuso con accumulatore, in quanto evita il continuo rifornimento di olio nel sistema di bilanciamento.
Inoltre, il sistema di tenuta G9 impedisce alla testa di fresatura di scendere in assenza di energia elettrica, a differenza dei sistemi di tenuta convenzionali, dove i trafilamenti di olio possono far scendere lentamente la testa del mandrino di fresatura.
Più in generale, il design robusto della guarnizione, senza O-ring energizzato, stabilizza la guarnizione nella sua sede, impedendole di inclinarsi, mentre il profilo di tenuta elimina i problemi di trafilamento a bassa pressione e fornisce ulteriore stabilità nella dinamica del sistema idraulico.
I cilindri idraulici Atos con il sistema di tenuta G9 sono la scelta preferita di molti produttori di fresatrici in tutto il mondo, che ne apprezzano le prestazioni e l’affidabilità, frutto di anni di ricerca e sviluppo e di esperienze di successo sul campo.
G9 seals configuration Configurazione guarnizioni G9


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Source: PR08
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