Visualizzazione della lavorazione CNC: processo di lavorazione CNC, processi comuni e vantaggi

La lavorazione CNC (Computer Numerical Control) è un processo di fabbricazione di precisione basato sul controllo tramite programma computerizzato. Utilizza un sistema di controllo numerico computerizzato (CNC) collegato all'utensile per controllare gli utensili da taglio della macchina. I codici G e i codici M contenenti le istruzioni dei parametri di lavorazione, derivati dal modello CAD, vengono inoltrati all'utensile. La macchina segue quindi un percorso preimpostato attraverso operazioni di tornitura, foratura, fresatura e altre operazioni di lavorazione, rimuovendo materiale dal pezzo. Ciò consente una lavorazione precisa di materiali come metallo, plastica e legno, ottenendo parti o prodotti che soddisfano i requisiti di progettazione.

La lavorazione CNC prevede tipicamente quattro passaggi fondamentali e, indipendentemente dal processo di lavorazione utilizzato, è necessario seguire il seguente processo:

• Passaggio 1: Progettazione del modello CAD

  Il primo passo nella lavorazione CNC è creare un modello 2D o 3D del prodotto. I progettisti utilizzano tipicamente AutoCAD, SolidWorks o altri software CAD (computer-aided design) per costruire un modello accurato del prodotto. Per le parti più complesse, la modellazione 3D può dimostrare più chiaramente le caratteristiche del prodotto come tolleranze, linee strutturali, filettature e interfacce di assemblaggio.

• Passaggio 2: Conversione in un formato compatibile con CNC

  Le macchine CNC non possono leggere direttamente i file CAD. Pertanto, è necessario un software CAM (computer-aided manufacturing), come Fusion 360 e Mastercam, per convertire il modello CAD in codice di controllo numerico compatibile con CNC (come il codice G). Questo codice istruisce l'utensile a eseguire percorsi di taglio precisi, velocità di avanzamento, percorsi di movimento dell'utensile e altri parametri per garantire la precisione di lavorazione.

• Passaggio 3: Selezione dell'utensile appropriato e impostazione dei parametri di lavorazione

  In base al materiale, alla forma e ai requisiti di lavorazione della parte, selezionare una macchina CNC appropriata (come una fresatrice CNC, un tornio o una rettificatrice). L'operatore esegue quindi le seguenti attività preparatorie:

  • Installare e calibrare l'utensile
  • Impostare parametri come velocità di lavorazione, velocità di avanzamento e profondità di taglio
  • Assicurarsi che il pezzo sia fissato saldamente per evitare movimenti durante la lavorazione
• Passaggio 4: Esecuzione della lavorazione CNC

  Una volta completati tutti i passaggi preparatori, l'utensile CNC può eseguire l'operazione di lavorazione in base al programma CNC preimpostato. Il processo di lavorazione è completamente automatizzato, con l'utensile che taglia lungo il percorso definito fino a quando la parte non è formata.

• Passaggio 5: Controllo qualità e post-elaborazione

  Dopo la lavorazione, la parte viene sottoposta a un controllo qualità per garantire che la sua precisione dimensionale e la finitura superficiale soddisfino i requisiti di progettazione. I metodi di ispezione includono:

  • Misurazione dimensionale: ispezione dimensionale utilizzando calibri, micrometri o una macchina di misura a coordinate (CMM)
  • Ispezione della finitura superficiale: controllo della rugosità superficiale della parte per determinare se sono necessarie ulteriori lucidature o verniciature
  • Test di assemblaggio: se la parte deve essere assemblata con altri componenti, viene eseguito un test di assemblaggio per garantire la compatibilità

  Se necessario, è possibile eseguire la post-elaborazione come sbavatura, trattamento termico o rivestimento superficiale per migliorare le prestazioni e la durata della parte.

Sebbene il processo di lavorazione CNC sia automatizzato, i tecnici CNC svolgono ancora un ruolo fondamentale nell'affrontare i guasti previsti e imprevisti e nel garantire una lavorazione regolare. Le seguenti sono le principali responsabilità di un tecnico CNC:

• Conferma delle specifiche del prodotto: comprensione accurata delle dimensioni, delle tolleranze e dei requisiti dei materiali del prodotto in base ai requisiti dell'ordine e alla documentazione tecnica.

• Interpretazione dei disegni tecnici: lettura di progetti, schizzi a mano e file CAD/CAM per comprendere i dettagli di progettazione del prodotto.

• Creazione di modelli CAE: utilizzo di software di ingegneria assistita da computer (CAE) per ottimizzare i piani di lavorazione e migliorare la precisione e l'efficienza della lavorazione.

• Allineamento e regolazione di utensili e pezzi: assicura che gli utensili da taglio, i dispositivi e i pezzi siano installati e regolati correttamente per condizioni di lavorazione ottimali.

• Installazione, funzionamento e smontaggio di macchine CNC: installazione e smontaggio corretti di macchine CNC e dei loro accessori e funzionamento competente di varie apparecchiature CNC.

• Monitoraggio del funzionamento della macchina: osservazione della velocità della macchina, dell'usura degli utensili e della stabilità della lavorazione per garantire un funzionamento corretto.

• Ispezione e controllo qualità dei prodotti finiti: ispezione delle parti finite per identificare i difetti e garantire che soddisfino gli standard di qualità.

• Conferma della conformità della parte con il modello CAD: confrontare la parte reale con il progetto CAD per confermare che le dimensioni, la geometria e le tolleranze del prodotto soddisfino accuratamente i requisiti di progettazione.

Le capacità professionali e l'approccio meticoloso del tecnico CNC sono fondamentali per garantire la qualità della lavorazione, migliorare l'efficienza della produzione e ridurre gli scarti e sono parte integrante del sistema di lavorazione CNC.

La tecnologia di lavorazione CNC (Computer Numerical Control) è ampiamente utilizzata nell'industria manifatturiera per la lavorazione di precisione di vari materiali metallici e non metallici. A seconda dei requisiti di lavorazione, sono necessari diversi processi di lavorazione CNC. Di seguito sono riportati alcuni processi comuni di lavorazione CNC:

• 1. Fresatura CNC

  La fresatura CNC è un metodo di lavorazione che utilizza un utensile rotante per tagliare i pezzi. È adatta per la lavorazione di superfici piane, superfici curve, scanalature, fori e strutture geometriche complesse. Le sue caratteristiche principali sono le seguenti:

  • È adatta per la lavorazione di una varietà di materiali, come alluminio, acciaio, acciaio inossidabile e plastica.
  • È in grado di lavorazioni multi-asse ad alta precisione e ad alta efficienza (come fresatura a 3 assi, 4 assi e 5 assi).
  • È adatta per la produzione di massa di parti di precisione, come alloggiamenti, staffe e stampi.
• 2. Lavorazione con tornio CNC

  I torni CNC utilizzano un pezzo rotante e un utensile fisso per il taglio. Sono utilizzati principalmente per la lavorazione di parti cilindriche, come alberi, anelli e dischi. Le loro caratteristiche principali sono le seguenti:

  • È adatta per la lavorazione efficiente di parti rotanti simmetriche.
  • Può lavorare cerchi interni ed esterni, superfici coniche, filettature, scanalature e altre strutture. Adatta per la produzione di massa, è comunemente utilizzata nella produzione di componenti automobilistici, cuscinetti aeronautici, connettori elettronici e altro.
• 3. Foratura CNC

  La foratura CNC è il processo di lavorazione di fori passanti o ciechi in un pezzo. Viene tipicamente utilizzata per fori per viti, fori per perni e altri componenti utilizzati nell'assemblaggio di parti. Le sue caratteristiche principali sono le seguenti:

  • Adatta per la lavorazione di fori di varie profondità e diametri.
  • Può essere combinata con la maschiatura per creare filettature all'interno del foro.
  • Applicabile a una varietà di materiali, tra cui metalli, plastiche e compositi.
• 4. Alesatura CNC

  L'alesatura CNC viene utilizzata per ingrandire o mettere a punto fori esistenti per migliorare la precisione dimensionale e la finitura superficiale. Le sue caratteristiche principali sono le seguenti:

  • Adatta per la lavorazione di fori di grandi dimensioni e ad alta precisione.
  • Comunemente utilizzata per parti che richiedono un controllo stretto delle tolleranze, come blocchi motore e cilindri idraulici.
  • Può essere combinata con altri processi, come fresatura e tornitura, per soddisfare esigenze di lavorazione più complesse.
• 5. Lavorazione a scarica elettrica (EDM) CNC

  La lavorazione a scarica elettrica (EDM) utilizza scariche elettriche pulsate tra un elettrodo e un pezzo per rimuovere materiale. È adatta per la lavorazione di materiali ad alta durezza e parti complesse.

  • È adatta per materiali difficili da lavorare con i metodi di taglio tradizionali, come carburo e leghe di titanio.
  • Può lavorare dettagli fini e stampi ad alta precisione, come stampi a iniezione e componenti elettronici di precisione.
  • È adatta per la lavorazione senza stress senza danni meccanici alla superficie del pezzo.

I processi di lavorazione CNC sono diversi, ognuno con le proprie caratteristiche uniche, adatti a diverse esigenze di lavorazione. Fresatura, tornitura e foratura sono i processi di base più comuni, mentre EDM, taglio laser e taglio a getto d'acqua sono adatti per la lavorazione di materiali specializzati e strutture complesse. La scelta del giusto processo di lavorazione CNC non solo migliora l'efficienza della produzione, ma garantisce anche la precisione e la qualità delle parti, soddisfacendo gli elevati standard della produzione moderna.

La lavorazione CNC (Computer Numerical Control) è diventata una tecnologia fondamentale nella produzione moderna. Rispetto ai metodi di lavorazione manuali o semiautomatici tradizionali, la lavorazione CNC offre maggiore precisione, efficienza e coerenza. I seguenti sono i principali vantaggi della scelta della lavorazione CNC:

• Elevata precisione e coerenza

  La lavorazione CNC utilizza programmi per computer per controllare il movimento degli utensili, garantendo dimensioni e forma precise per ogni pezzo. Rispetto ai metodi di lavorazione tradizionali, la lavorazione CNC può raggiungere una precisione a livello di micron e garantire la coerenza nella produzione di massa, eliminando le deviazioni del prodotto causate da errori umani. È adatta per la lavorazione di parti con elevati requisiti di tolleranza, come in settori come l'aerospaziale, i dispositivi medici e l'elettronica. La lavorazione multi-asse (come il CNC a 5 assi) può anche essere utilizzata per ottenere geometrie complesse, riducendo i tempi di configurazione e migliorando la precisione.

• Maggiore efficienza di produzione

  Gli utensili CNC possono funzionare continuamente, riducendo l'intervento manuale e migliorando l'efficienza della produzione. Inoltre, attraverso il cambio utensile automatico (ATC) e la tecnologia di lavorazione multi-asse, le macchine CNC possono completare più passaggi di lavorazione in un'unica configurazione, riducendo significativamente i cicli di produzione e rendendole adatte alla produzione su larga scala. Ciò riduce i tempi di cambio utensile e di configurazione della macchina, aumentando così la produzione per unità di tempo. Rispetto alla lavorazione manuale tradizionale, le macchine CNC possono funzionare 24 ore su 24, 7 giorni su 7, riducendo i costi di produzione.

• Forte capacità di elaborazione di parti complesse

  La lavorazione CNC può gestire facilmente parti con geometrie complesse e requisiti di alta precisione. Le macchine CNC multi-asse, in particolare, possono completare la lavorazione multi-superficie in un'unica operazione, evitando l'accumulo di errori causati da ripetuti serraggi. Ciò le rende adatte a settori con elevati requisiti di complessità delle parti, come l'aerospaziale, i dispositivi medici e la produzione automobilistica. Possono anche elaborare forme a spirale, strutture interne complesse e superfici curve, difficili da ottenere con i processi tradizionali.

• Compatibilità con vari materiali

  La lavorazione CNC è adatta per un'ampia gamma di materiali, tra cui metalli (leghe di alluminio, acciaio inossidabile, leghe di titanio, rame, ecc.), plastiche (POM, ABS, nylon, ecc.), materiali compositi e ceramiche. Ciò consente alla lavorazione CNC di soddisfare le esigenze di diversi scenari applicativi. Inoltre, la lavorazione CNC può anche lavorare materiali ad alta resistenza e ad alta durezza, come leghe di titanio di grado aeronautico e acciaio inossidabile ad alta resistenza, rendendola adatta alla produzione di componenti di precisione in vari settori, tra cui elettronica, medicina e automobilistico.

• Costi di produzione ridotti

  Sebbene la lavorazione CNC richieda un investimento iniziale significativo in attrezzature, può ridurre significativamente i costi unitari a lungo termine. La sua elevata capacità di lavorazione, i bassi tassi di scarto e le caratteristiche di risparmio di manodopera rendono la lavorazione CNC più economica per la produzione su larga scala.