Se siete nuovi o non avete familiarità con le macchine CNC e non sapete che cosa sono, è abbastanza semplice. CNC è l'acronimo di Computer Numerical Control. In sostanza, esistono molte macchine CNC diverse. Qualsiasi macchina controllata da un computer è tecnicamente una macchina CNC, ma oggi parleremo delle fresatrici CNC. 

La fresatura ha un ampio campo di applicazione in diversi settori, dalla produzione moderna all'ingegneria. Quale sarà il suo campo di applicazione nel 2024? Ci sono diversi fattori da considerare in base alla crescita tecnologica e alle richieste dei vari settori.

Ecco una breve panoramica delle applicazioni di fresatura in altri settori produttivi.

• Industria automobilistica e industria aerospaziale
• Industria medica e sanitaria
• Industria elettronica e dei semiconduttori
• Settore energetico 
• Industria degli utensili e degli stampi
• Beni di consumo, costruzioni e macchinari pesanti
• Difesa e militare

Il CNC, l'intelligenza artificiale e la produzione intelligente stanno contribuendo ad ampliare il loro utilizzo in questi settori.

Che cos'è la fresatura?

Come lavorazione CNC di precisioneLa fresatrice fa parte delle macchine utilizzate nel processo di lavorazione. La fresatura è un processo di produzione che utilizza un utensile da taglio rotante per rimuovere il materiale da un pezzo. La fresatura utilizza un utensile da taglio rotante per rimuovere il materiale da un pezzo. 

Ecco una panoramica della fresatura:

• Utensile da taglio rotante: Immaginate una punta da trapano con più taglienti lungo la circonferenza invece di una punta appuntita. Questo utensile ruota ad alta velocità.
• Pezzo in lavorazione: È il pezzo di materiale che si sta modellando. Può essere di metallo, plastica, legno o schiuma.
• Rimozione del materiale: Quando la fresa rotante entra in contatto con il pezzo da lavorare, asporta piccoli pezzi di materiale, avvicinandolo alla forma finale desiderata.

Applicazioni della fresatura CNC

Aerospaziale: La lavorazione CNC si è sviluppata in diverse aree del settore aerospaziale grazie alla sua natura precisa e adattabile e alla capacità di lavorare un'ampia gamma di materiali. La fresatura è molto utile nell'industria aerospaziale, come:

• Parti della turbina 
• Parti strutturali

Elettronica: precisione e miniaturizzazione sono importanti nell'industria elettrica. Le fresatrici offrono la versatilità necessaria per eseguire tagli e forme complesse per vari componenti elettronici, come ad esempio:

• Componenti
• involucri

Medico: Nel settore medicale sono richieste elevata accuratezza e precisione. La fresatura ha un ruolo cruciale nei dispositivi e negli strumenti medici, come ad esempio:

• Protesi
• Ortesi
• Impianti
• Altri strumenti chirurgici.

Automobile: La fresatura ha vaste applicazioni nel settore automobilistico. È un processo versatile perché può essere utilizzato sia per piccole quantità che per grandi produzioni. I produttori fabbricano diversi pezzi, come ad esempio:

• Parti del motore
• Flange personalizzate

Come funziona la fresatura?

Come già detto, la fresatura è un processo di produzione sottrattivo. Rimuove il materiale da un substrato grezzo utilizzando vari utensili da taglio fino a produrre il pezzo desiderato. Il pezzo viene fatto ruotare continuamente per ottenere tagli precisi a diverse angolazioni. Tuttavia, è utile ricordare che l'intero processo di fresatura richiede alcune fasi prima che il pezzo sia pronto. 

Eccoli:

Creazione del modello CAD

È necessario partire da una cianografia del modello CAD per la geometria del pezzo desiderato. È possibile creare il progetto/modello CAD per le materie prime del pezzo desiderato utilizzando un software di progettazione assistita da computer. Questo software consente di sviluppare modelli 2-D o 3-D per vari concetti di prodotto.

Conversione da CAD a CNC

È necessario convertire il modello CAD in un programma CNC perché le macchine di fresatura CNC non comprendono un modello CAD. Tuttavia, convertire il modello CAD in un programma CNC non è un compito difficile. La maggior parte dei software CAD dispone di questa funzione; è necessario procedere secondo le istruzioni per ottenere risultati ottimali.

Installazione di macchine di fresatura CNC

In primo luogo, assicurarsi che le fresatrici siano impostate correttamente prima di iniziare. Le fasi di impostazione possono variare in base alla marca e al modello della macchina. Assicurarsi di verificare il produttore e il modello prima di utilizzare la macchina. vai a lavorazione CNC personalizzata per saperne di più.

Esecuzione del programma

Dopo aver impostato la macchina, l'operatore può avviare il programma della macchina CNC. La macchina gestisce quindi da sola l'intero processo di fresatura. Al termine del programma, la macchina fornisce il pezzo necessario con le specifiche corrette.

Fresatrici e componenti

Tipi di fresatrici

Le diverse fresatrici CNC hanno scopi specifici. È importante comprendere queste differenze per soddisfare le vostre esigenze di produzione, come la complessità dei pezzi, il volume di produzione o i requisiti di precisione.

Mulini verticali

I mulini verticali sono macchine versatili. Queste macchine hanno un vasto impiego nell'industria della lavorazione dei metalli. Le frese verticali hanno mandrini orientati verticalmente, che consentono una rimozione precisa ed efficiente del materiale.

Di seguito sono riportate alcune caratteristiche standard dei mulini verticali:

• Le frese verticali offrono un'ampia gamma di lavorazioni grazie alle loro configurazioni a più assi, 
• I mulini verticali hanno mandrini verticali che consentono di eseguire operazioni di foratura e fresatura. 
• Gli assi multipli consentono di eseguire lavorazioni complesse per pezzi complicati.
• Le frese verticali sono ideali per le applicazioni che richiedono un'elevata precisione dimensionale e tolleranze ristrette. 
• Le frese verticali CNC consentono una lavorazione automatizzata e precisa. 

Mulini orizzontali

Hanno mandrini in posizione orizzontale. Sono ideali per il taglio di materiali pesanti e per operazioni di grandi dimensioni.

Di seguito sono riportate alcune caratteristiche comuni dei mulini orizzontali:

• I mulini orizzontali sono meglio dei mulini verticali per progetti complessi
• Questi mulini sono dotati di strumenti di spessore e di taglio corto
• I mulini orizzontali sono ideali per progetti complessi
• I mulini orizzontali sono macchine estremamente robuste e resistenti.
• Guida rettangolare altamente stabile
• Questi mulini sono la scelta ideale per la rimozione di materiale sfuso in tempi brevi.
• Rotazione della testa di fresatura di 45 gradi in senso orario e antiorario

Mulini a torretta

Questi mulini sono chiamati anche mulini a torre. Questi mulini hanno un tavolo che può essere spostato in direzioni parallele e verticali, con un mandrino in posizione per tagliare il materiale. Vengono solitamente utilizzati per tipi specifici di fresatura che prevedono tagli su una fresa.

Di seguito sono riportate alcune caratteristiche standard dei mulini a torretta:

• Le frese a torretta sono considerate le macchine di fresatura più versatili di oggi.
• Possono essere riposizionati per migliorare la funzionalità della macchina.
• Hanno una struttura robusta e un design unico.
• Include diverse caratteristiche di facile utilizzo con una maggiore funzionalità.
• Le macchine più conosciute sono note per le loro elevate prestazioni e la bassa manutenzione.
• In grado di produrre una pletora di prodotti.
• Più economico rispetto alle fresatrici orizzontali.

Mulini a letto

Le frese a banco sono simili alle frese a torretta perché hanno mandrini regolabili ma spostano la tavola solo perpendicolarmente ad essi. Nel frattempo, il mandrino si muove parallelamente.

Di seguito sono riportate alcune caratteristiche comuni dei mulini a letto:

• Le frese a banco sono progettate per lavori pesanti
• Queste macchine possono gestire pezzi più grandi e pesanti rispetto ad altri tipi di fresatrici.
• Queste macchine sono utilizzate anche per stampi e matrici.
• Sono comunemente utilizzati nella produzione di pezzi di grandi dimensioni per diversi settori.

Quali sono le parti principali di una fresatrice CNC?

Le cinque parti fondamentali della fresatrice CNC comprendono:

Base della colonna

La colonna e la base in ghisa supportano le operazioni eseguite sulle fresatrici. La base su cui è montata la colonna contiene olio lubrificante e refrigerante. La colonna sostiene il ginocchio lungo il tavolo di lavoro. Il basamento sostiene il peso e funge da fondamenta della macchina.

Ginocchio

Il ginocchio è vincolato alla colonna attraverso il taglio a coda di rondine. Una vite di regolazione verticale assiste e mantiene la posizione del ginocchio. Questo tipo di vite è chiamato anche vite di elevazione. Deve muoversi verso l'alto e verso il basso fino alla sua base. Il meccanismo di ingranaggi è posto all'interno del ginocchio, mentre la sella, che è posizionata sulla parte superiore della colonna, può traslare orizzontalmente e viene utilizzata per imprimere un movimento lineare orizzontale al pezzo.

Meccanismo di alimentazione

Questo avanzamento si trova nel ginocchio e viene utilizzato principalmente per controllare gli avanzamenti longitudinali, trasversali e verticali. Le velocità di avanzamento vengono impostate tramite un codice G o con l'aiuto di una maniglia di selezione della velocità sul dispositivo.

Tavolo da lavoro

Si tratta di un tavolo rettangolare realizzato in ghisa. È dotata di scanalature a T, dove il pezzo da lavorare può essere bloccato direttamente sul tavolo. È possibile montare una morsa o qualsiasi altro strumento di supporto del lavoro per tenere i pezzi più piccoli e lavorarli in modo sicuro ed efficiente. La tavola di lavoro comprende l'avanzamento elettrico longitudinale a velocità variabile e le maniglie. Allo stesso modo, un'altra vite di comando sull'asse X è situata sotto la tavola e funziona agganciandosi al dado per far scorrere la tavola lateralmente.

Mandrino

Anche il mandrino è uno dei componenti critici della fresatrice. Svolge un ruolo cruciale nella macchina. Quando è a riposo, aziona gli utensili da taglio. Funge anche da supporto per punte, pinze e molto altro. Grazie a queste diverse forme e modalità meccaniche di applicazione delle frese, una fresatrice può essere operativa in molti modi di fresatura.

Il processo di macinazione (passo dopo passo)

Ecco una descrizione passo per passo del processo di lavorazione delle fresatrici:

Caricamento del pezzo: La prima fase dell'impostazione preliminare consiste nel posizionare il pezzo da lavorare sull'avanzamento della tavola della macchina mentre l'altra estremità è vincolata. Una posizione imprecisa del dispositivo di fissaggio provoca vibrazioni, in particolare quando si utilizza l'alta velocità per tagliare o modellare il pezzo. Questo porterà a imprecisioni.

Selezione degli utensili: Oggi, grazie ai progressi della tecnologia, in una fresatrice si utilizzano vari tipi di utensili. La scelta del tipo di utensile corretto da utilizzare dipende dal materiale da lavorare e dall'entità della modifica desiderata.

Impostazione della macchina: L'impostazione della macchina si riferisce alla modifica di alcuni aspetti della macchina, come la velocità del mandrino, il flusso di refrigerante alla macchina utensile, la velocità di avanzamento, la profondità di taglio, ecc.

Esecuzione della fresatura: Una volta terminata l'impostazione, l'operatore inizia le operazioni di fresatura vere e proprie.

Roughing: La tornitura è il processo di miglioramento delle proprietà materiali del pezzo in lavorazione sottoponendolo a sollecitazioni meccaniche. In questo modo si porta il pezzo in uno stato indefinito che si avvicina alla forma delineata. Questo processo viene eseguito a velocità di taglio e avanzamento elevate per ridurre la durata degli utensili e, di conseguenza, aumentare le possibilità di rottura.

Semilavorazione: Dopo la sgrossatura, la velocità della fresatrice si riduce. Di solito, ha la forma del pezzo finale che deve essere prodotto su di essa come risultato del lavoro.

Finitura: Rispetto alle passate di sgrossatura, la finitura viene eseguita con un avanzamento e una profondità di taglio ridotti. Per ottimizzare o minimizzare l'errore, l'obiettivo è ottenere il pezzo più vicino alle dimensioni previste dalla macchina.

Scarico: L'operatore scarica il pezzo finito dalla fresatrice.

Ispezione e controllo qualità: In questa fase, il prodotto finito viene controllato per verificare l'assenza di difetti. Di solito, se ci sono anomalie o se è necessaria un'ulteriore rimozione di materiale, l'operatore rimette il pezzo sulla macchina ed esegue un altro ciclo di finitura. Questa fase viene eseguita finché il pezzo non è accettabile.

Postelaborazione: Il pezzo può subire altre lavorazioni secondarie dopo la fresatura. Alcune delle tecniche standard di post-lavorazione sono:

• Sbavatura
• Pulizia
• Rettifica di superficie
• Fonishing, ecc.

Tipi di operazioni di fresatura

Esistono diversi tipi di operazioni di fresatura. Alcuni di questi vengono utilizzati per aumentare la capacità dell'operazione, altri per migliorare l'efficienza dell'operazione e altri ancora per vari scopi.

Questi tipi possono creare parti di forme, anche se si differenziano per il modo in cui la forma è composta.

Questi diversi tipi sono:

Fresatura frontale

La fresa per spianatura viene utilizzata quando è necessario creare la finitura superficiale di un pezzo. Le frese per spianatura appiattiscono una superficie o producono una superficie ruvida su una superficie uniforme o liscia. Possono anche realizzare finiture superficiali eccezionali senza alcuna ondulazione. La fresatura frontale può essere eseguita automaticamente o annualmente. Per ogni tipo di fresa sono disponibili diverse scelte.

Fresatura periferica

Nella fresatura periferica, la fresa è posizionata in modo da tagliare lateralmente il pezzo. Pertanto, i bordi degli utensili da taglio scorrono sulla superficie di lavoro a contatto con la punta dell'utensile. È l'inverso del processo di fresatura frontale. Si utilizza una fresa normale con un numero di denti uguale alla larghezza della superficie. La fresatura periferica è preferibile quando è necessario rimuovere una grande profondità di taglio o molto materiale in una sola volta.

Fresatura finale

Una fresa a candela viene utilizzata allo stesso modo di una punta, ma con una geometria diversa, tuttavia le frese a candela sono progettate per eseguire tagli radiali e assiali. Le macchine di foratura che verranno utilizzate possono eseguire operazioni di foratura solo in senso assiale.

Fresatura della filettatura

La fresatura dei filetti viene utilizzata per tagliare i filetti e crearli sul lato interno di un pezzo. Le frese per filetti vengono utilizzate solo su filetti preforati. Nella loro struttura, le frese per filetti sono in uno stato di rotazione e rotazione circonferenziale all'interno della periferia interna. Si noti inoltre che la tornitura dei filetti è preferibile rispetto alle frese per filetti.

Vantaggi e limiti della fresatura

Sappiamo tutti che la fresatura è un processo di lavorazione versatile nella produzione. Presenta molti vantaggi ma anche alcune limitazioni.

Di seguito sono riportati alcuni vantaggi e limiti comuni.

Vantaggi della fresatura

• La fresatura è un processo altamente versatile. Supporta diversi materiali.
• La fresatura è ideale per la produzione di grandi quantità.
• La fresatura è un processo di produzione rapido.
• Controlli informatici per garantire l'accuratezza e la precisione dei pezzi finiti.
• La fresatura aumenta la capacità di progettare strutture complesse.
• L'automazione aiuta nella fresatura a ridurre i costi di manodopera. 
• Questa lavorazione di fresatura CNC mostra una buona adattabilità e flessibilità.

Limitazioni della fresatura

• Le fresatrici e gli allestimenti richiedono costi più elevati.
• La fresatura non è adatta per i pezzi delicati.
• È necessaria una formazione adeguata per i lavoratori e gli operatori per garantire misure di sicurezza con gli strumenti e i volantini.

 Fattori che influenzano la precisione di fresatura

Questo perché ottenere risultati precisi nella fresatura CNC è fondamentale. Di seguito sono riportati alcuni fattori che possono influire sulla sua precisione.

Qualità delle macchine utensili:

 Questo contribuisce in modo significativo allo stato generale e alla precisione della fresatrice CNC stessa. Inoltre, è necessario considerare fattori come il runout del mandrino (oscillazione), il gioco (gioco degli ingranaggi) e la planarità della tavola, che possono anch'essi causare imprecisioni.

Selezione dell'utensile da taglio 

È fondamentale scegliere l'utensile da taglio adatto al materiale specifico e al suo funzionamento. I danni alla superficie possono essere causati dall'uso di utensili smussati o danneggiati. La corretta manutenzione degli utensili e la loro tempestiva sostituzione sono fondamentali.

Serraggio del pezzo: 

Il pezzo da lavorare deve essere saldamente bloccato sulla tavola della macchina per evitare che si muova durante la fresatura. Vibrazioni e imprecisioni possono verificarsi con tecniche di serraggio non corrette.

Parametri di taglio: 

È stato stabilito che la selezione della velocità, dell'avanzamento e della profondità di taglio corretti è essenziale. L'accuratezza può essere compromessa da parametri errati, come la deviazione dell'utensile, i segni di chattering o addirittura la rottura dell'utensile.

Proprietà del materiale:

Materiali diversi possiedono caratteristiche di lavorazione diverse. A causa del comportamento imprevisto del materiale, potrebbero verificarsi deformazioni inattese o usura dell'utensile, con conseguenti ripercussioni sulla precisione.

Errori di programmazione: 

Quando si commettono errori nella programmazione CNC, possono verificarsi percorsi utensile o operazioni di lavorazione imprecisi. Una verifica accurata del programma è essenziale.

Condizioni ambientali: L'espansione termica dovuta alle fluttuazioni di temperatura può causare imprecisioni dimensionali nelle dimensioni della macchina e del pezzo. È necessario mantenere un ambiente stabile.

Sfide comuni nella fresatura

La fresatura CNC presenta una serie di sfide, anche se può essere utilizzata in diverse applicazioni:

Rottura dell'utensile: 

È possibile che si verifichino rotture di utensili a causa di una selezione errata degli stessi, di una forza di taglio eccessiva o dell'usura degli utensili. Ciò comporta ritardi nella produzione e un aumento dei costi.

Segni di chiacchiere: 

In presenza di vibrazioni durante la lavorazione, la finitura superficiale del pezzo diventa incoerente. L'ottimizzazione dei parametri di taglio e la corretta affilatura degli utensili possono contribuire a ridurre al minimo il chattering.

Distorsione del pezzo: I pezzi sottili o non supportati possono piegarsi o deformarsi sotto le forze di taglio, causando imprecisioni dimensionali. L'uso di morsetti e dispositivi di fissaggio posizionati in modo strategico può risolvere questo problema.

Sollecitazione residua:

 La fresatura lascia tensioni nel materiale lavorato. Queste influiscono sulle prestazioni del materiale, rendendo necessarie ulteriori fasi come l'eliminazione delle tensioni e la ricottura.

Selezione e gestione del refrigerante:

Una scelta sbagliata del refrigerante può causare l'usura degli utensili, una scarsa evacuazione dei trucioli e problemi di finitura superficiale. Pertanto, la scelta del tipo di refrigerante giusto e la sua corretta manutenzione sono essenziali.

Caratteristiche di lavorazione complesse: È difficile realizzare geometrie complesse o rispettare tolleranze ristrette senza ricorrere a utensili e tecniche di programmazione particolari.

Il futuro della macinazione

Il futuro della fresatura è luminoso. Con l'aiuto di tecnologie avanzate, anche la fresatura si è evoluta. 

Guardate alcune tecnologie moderne che hanno cambiato completamente il processo di fresatura.

Intelligenza artificiale (AI) e apprendimento automatico

I continui progressi dell'intelligenza artificiale e dell'apprendimento automatico hanno recentemente rivoluzionato la fresatura CNC. Queste tecnologie possono essere utilizzate per identificare i modelli necessari nei dati raccolti dalle fresatrici CNC, consentendone la manutenzione. Queste tecnologie possono migliorare l'efficienza operativa complessiva delle fresatrici.

Internet degli oggetti (IoT)

Le tecnologie intelligenti come l'IoT consentono di raccogliere e analizzare rapidamente i dati sulle fresatrici CNC. Questa tecnologia consente ai produttori di osservare lo stato delle loro macchine, di risolvere eventuali problemi e di effettuare regolazioni rapide.

Automazione

Oggi i processi di fresatura CNC stanno diventando completamente automatizzati. Sono sempre più diffusi dispositivi avanzati di ogni tipo, come i cambiautensili per gestire utensili e pezzi diversi e persino sistemi per monitorare l'usura degli utensili.

Materiali avanzati

La fresatura CNC si sta evolvendo grazie all'utilizzo di nuovi materiali avanzati, come i compositi in fibra di carbonio e le leghe leggere e ad alta resistenza.

Conclusione

La fresatura è un metodo di produzione fondamentale. Svolge un ruolo fondamentale in molte industrie per la produzione di una varietà di pezzi di qualità. Comporta la finitura di superfici piane e curve, il che la rende molto versatile.

Le moderne tecnologie e gli strumenti avanzati, come le frese a elica, a passo variabile e dentate, hanno ulteriormente migliorato le operazioni di fresatura per quanto riguarda i tassi di rimozione del materiale, la precisione delle dimensioni, la struttura della forma e le tolleranze superficiali.  

Se avete qualsiasi requisito di fresatura CNC, non esitate a contattarci, vi citeremo in 24 ore, la muffa di GC è uno di top 10 servizi di lavorazione CNC nel mondo.