Le parti del telaio rappresentano una sfida unica per il fissaggio dei pezzi. Questi componenti, spesso rettangolari o quadrati con cavità interne, pareti sottili e lati multipli che richiedono lavorazione, sono comuni negli involucri aerospaziali, automobilistici ed elettronici. L'esecuzione in lotti richiede una strategia di bloccaggio dei pezzi che bilanci il cambio rapido, il bloccaggio rigido e la distorsione minima. Due sistemi dominano la conversazione: sistemi di bloccaggio a punto zero e morse a cambio rapido. Ognuno di essi ha punti di forza e la comprensione di quando utilizzarli può migliorare notevolmente la produttività della lavorazione in lotti.
I sistemi di bloccaggio a punto zero utilizzano una griglia di prese montate direttamente sulla tavola della macchina. Ciascun contenitore contiene un meccanismo di bloccaggio, tipicamente sfere o rulli, che impegna un perno fissato a un pallet o a una piastra di fissaggio. Il nome punto zero si riferisce alla capacità del sistema di riportare ogni volta il pallet in un'esatta posizione nota. Una ripetibilità di 0,0002 pollici o migliore è comune. Per le parti del telaio, una configurazione tipica prevede il montaggio di diverse parti su un unico pallet all'esterno della macchina. Mentre il mandrino taglia un pallet, l'operatore scarica e ricarica un altro pallet in una stazione dedicata. Al termine del ciclo di lavorazione, la tavola della macchina sblocca il pallet finito, l'operatore inserisce il nuovo pallet e il sistema lo blocca con un'unica azione di bloccaggio. Il cambio richiede pochi secondi anziché minuti.
I vantaggi dei sistemi punto zero per la produzione di frame batch diventano evidenti quando i volumi aumentano. Per lotti da cinquanta a diverse centinaia di pezzi, il tempo risparmiato nell'allestimento ammortizza rapidamente il costo dei contenitori e dei pallet. Ogni pallet può essere personalizzato con attrezzature dedicate, ventose o ganasce morbide personalizzate su misura per una parte specifica del telaio. Poiché il pallet viene rimosso e sostituito come un'unità, il bloccaggio dei singoli pezzi rimane indisturbato durante il cambio formato. Ciò è particolarmente utile per i telai a pareti sottili che richiedono sequenze di coppia attente per evitare distorsioni. Una volta bloccato sul pallet, il pezzo non subisce mai un'altra forza di bloccaggio fino al completamento della lavorazione.
I sistemi Punto Zero eccellono anche nella lavorazione a cinque assi. Le parti del telaio spesso richiedono lavoro su più facce. Un pallet a punto zero può essere progettato con alzate o supporti per presentare la parte con diversi orientamenti. Lo stesso pallet scorre nell'area di lavoro della macchina senza perdere riferimento. Per telai complessi con caratteristiche su cinque lati, questo elimina molteplici configurazioni e gli errori accumulati che ne derivano.
Le morse a cambio rapido adottano un approccio diverso. Si tratta di morse di precisione progettate per un rapido cambio delle ganasce e un rapido montaggio sulla tavola della macchina. Una tipica morsa a cambio rapido utilizza un meccanismo meccanico o idraulico per bloccare il corpo della morsa su una piastra di base. La piastra di base rimane avvitata alla tavola della macchina. Cambiare una morsa implica rilasciare una leva o girare una chiave, sollevare l'intera morsa dalla base e posizionare una morsa diversa al suo posto. Anche il cambio delle ganasce è rapido, spesso utilizzando perni caricati a molla o ritenzione magnetica per sostituire le ganasce morbide lavorate in meno di trenta secondi.
Per le parti del telaio, le morse a cambio rapido funzionano in lotti di volume inferiore, in genere da dieci a cinquanta pezzi. Il costo di investimento è molto inferiore rispetto ad una rete a punto zero completo. Un negozio può acquistare diverse morse a cambio rapido al prezzo di un sistema di pallet a punto zero. I tempi di cambio formato sono ancora rapidi, solitamente inferiori a due minuti per morsa. Le morse stesse sono versatili. Lo stesso corpo della morsa può contenere telai di diverse dimensioni scambiando le ganasce. Per le officine che gestiscono un'ampia varietà di parti di telai in piccoli lotti, le morse a cambio rapido offrono flessibilità senza impegnare capitale in pallet personalizzati.
Tuttavia, le morse a cambio rapido presentano dei limiti. Ciascuna morsa richiede un bloccaggio individuale sulla piastra di base. Per più morse su un tavolo, l'operatore deve bloccarle ciascuna. Ciò aumenta il tempo rispetto a un sistema a punto zero in cui tutti i pallet vengono bloccati contemporaneamente. Ancora più importante, le morse applicano la forza di serraggio dai lati. Le parti del telaio con pareti sottili possono deformarsi sotto la pressione delle ganasce della morsa. I macchinisti spesso devono utilizzare limitatori di coppia o morse idrauliche con controllo della pressione per evitare di piegare la parte. I sistemi a punto zero consentono l'uso di dispositivi a vuoto o piastre di contorno personalizzate che supportano l'intera faccia del telaio, distribuendo la forza di serraggio ed eliminando la distorsione.
Un'altra considerazione è il numero di parti per ciclo. Un pallet a punto zero può essere dimensionato per contenere dieci o venti piccoli telai in un'unica configurazione. La macchina funziona ininterrottamente per ore, producendo molti pezzi per cambio pallet. Una configurazione della morsa a cambio rapido in genere contiene uno o due telai per morsa. Con quattro morse sul tavolo, l'officina potrebbe lavorare otto telai per ciclo. Per la produzione di volumi elevati, l'approccio del punto zero garantisce un migliore utilizzo del mandrino perché l'operatore scambia i pallet meno frequentemente.
La scelta dipende anche dall'accesso parziale. Le parti del telaio spesso necessitano di lavorazione sulla faccia inferiore o sui bordi. Una morsa a cambio rapido trattiene la parte dai bordi esterni, lasciando la parte superiore e i lati accessibili ma la parte inferiore per lo più coperta. La lavorazione del fondo richiede una seconda operazione con un'attrezzatura diversa. Un pallet a punto zero può essere progettato con distanziali o una griglia di supporti, consentendo alla taglierina di raggiungere la parte inferiore. Alcuni pallet incorporano morse manuali o idrauliche che rilasciano il pezzo dall'alto, lasciando tutti i lati liberi per il lavoro a cinque assi.
Una linea guida pratica per le officine è quella di utilizzare morse a cambio rapido per lotti di telai inferiori a cinquanta pezzi al mese e per parti con pareti spesse superiori a 0,2 pollici. Utilizza i sistemi punto zero per lotti superiori a cento pezzi al mese, per telai a pareti sottili inferiori a 0,1 pollici e per qualsiasi telaio che richieda lavorazione a cinque assi o caratteristiche del lato inferiore. Molti negozi alla fine li adottano entrambi. Utilizzano morse a cambio rapido per lavori a risposta rapida e piccoli lotti e sistemi punto zero per le parti di telaio ricorrenti ad alto volume. I due sistemi non sono concorrenti ma strumenti complementari. La strategia di bloccaggio pezzo più efficiente abbina il sistema alla dimensione del lotto, alla geometria del pezzo e alla capacità della macchina. Sia che si scelgano morse a punto zero o a cambio rapido, abbandonare il serraggio manuale di dadi a T e bulloni è il primo passo verso una produzione redditizia di telai in serie.
