La lavorazione CNC di precisione ha migliorato notevolmente la produzione, fornendo l'alta precisione necessaria. È stato studiato che la lavorazione di precisione riduce i costi della manodopera da 20% a 30% rispetto ai normali metodi meccanici.

La regione Asia-Pacifico detiene attualmente la quota di mercato maggiore (oltre 35,9% nel 2022). Analogamente, si prevede che il mercato globale delle macchine CNC crescerà a un tasso di crescita annuale composto (CAGR) di 7,3% dal 2021 al 2028.

Questa tecnica di lavorazione ha stabilito lo standard per velocità, precisione, flessibilità di progettazione e tolleranze ristrette. Come riconoscono 50% di operatori di lavorazione, aiuta a creare forme precise con finiture lisce.

Molte industrie manifatturiere in tutto il mondo dipendono da una lavorazione di alta precisione, che richiede una collaborazione tra progettisti professionisti e ingegneri esperti. I progettisti sono responsabili della creazione di layout e della loro trasformazione in istruzioni di produzione.

Questo articolo tratterà la comprensione della lavorazione di precisione, le considerazioni per la selezione del materiale appropriato, il processo di lavorazione CNC e la sua applicazione.

Conoscere la lavorazione CNC di precisione

La lavorazione CNC rappresenta l'apice di un processo di produzione altamente accurato grazie alla sua velocità, alla precisione e alla capacità di mantenere strette tolleranze CNC. Questo processo consente di creare forme esatte da metallo, legno, vetro e altri materiali. Il cuore di ogni produttore dedicato è un ambiente di produzione competitivo basato su pratiche ingegneristiche precise. Cerchiamo di capire questo processo e di capire come raggiungere le prigioni nella lavorazione CNC.

Il processo di lavorazione CNC

La lavorazione CNC è una moderna tecnica di produzione che utilizza il codice del computer per controllare i movimenti dei macchinari. È ampiamente utilizzata per creare componenti metallici e quando i componenti devono essere identici. Il metodo di lavorazione CNC prevede l'uso di comandi programmati. Questi comandi controllano i movimenti degli utensili da taglio, garantendo la produzione accurata e ripetibile di forme complesse.

Componenti critici di una macchina CNC 

La lavorazione CNC può essere complessa, con diversi componenti che lavorano insieme per creare le tolleranze strette necessarie per la produzione. Sono costituite da molte parti cruciali, alcune delle quali includono:

1. Mandrino
2. Assali
3. Cambio utensile
4. Unità di controllo

Mandrino

Questo componente trattiene e ruota l'utensile da taglio o il pezzo da lavorare, svolgendo un ruolo fondamentale nel processo di lavorazione CNC. La sua velocità e la sua potenza determinano l'efficacia della rimozione del materiale.

Assali

La lavorazione CNC coinvolge i vari assi che consentono all'utensile da taglio di muoversi in diverse direzioni. Questo processo multiasse consente di produrre progetti intricati e componenti lavorati con precisione.

Cambio utensile

I cambiautensili passano automaticamente da un utensile all'altro per aumentare la produttività e ridurre gli interventi manuali. Questo componente chiave è necessario per produrre pezzi di precisione con geometrie variabili.

Unità di controllo

L'unità di controllo interpreta i linguaggi di programmazione CNC (codice G e codice M) e dirige i movimenti della macchina. La programmazione del codice G controlla la posizione e la velocità dell'utensile. Il codice M gestisce funzioni ausiliarie come il controllo del refrigerante e il cambio utensile.

Linguaggi di programmazione CNC

1. Codice G

È il principale linguaggio di programmazione utilizzato nella lavorazione CNC, che detta la velocità di percorso e i movimenti dell'utensile.

2.  Codice M

Il codice M integra il codice G gestendo funzioni specifiche della macchina, come l'accensione del mandrino o il cambio degli utensili. Ciò è fondamentale per un funzionamento efficiente e per la produzione di pezzi precisi.

Come ottenere la precisione nella lavorazione CNC?

Nell'ambito della produzione moderna, la lavorazione CNC dipende da metodi di lavorazione precisi per creare pezzi accurati e dettagliati. Esploriamo gli aspetti essenziali della lavorazione di precisione nella fresatura CNC di precisione.

Precisione e calibrazione delle macchine utensili

Precisione nella lavorazione CNC tecniche dipende dalla precisione e dalla calibrazione degli utensili. Una manutenzione regolare e calibrazioni precise sono essenziali per il corretto funzionamento della macchina. In questo modo si possono ridurre gli errori e garantire la produzione di pezzi di alta qualità.

Selezione e manutenzione degli utensili da taglio

La scelta e la manutenzione corretta degli strumenti di taglio per il materiale e l'applicazione garantiscono una rimozione efficiente del materiale e una qualità della finitura superficiale. Una regolare manutenzione degli utensili, come l'affilatura e la sostituzione di quelli usurati, previene i difetti e contribuisce a migliorare la precisione.

Tecniche di bloccaggio per una lavorazione sicura

Le procedure di fissaggio sicuro del lavoro evitano qualsiasi spostamento indesiderato durante il taglio, che potrebbe creare errori. Per fissare il pezzo in posizione si utilizzano diversi metodi. Si tratta di morse, morsetti e altri dispositivi specifici. Questi metodi aiutano a tagliare e a realizzare forme specifiche ed esatte, preservando la forma dei prodotti.

Selezione e applicazione del refrigerante

Una scelta appropriata del refrigerante riduce il calore e l'attrito, che possono influire sulla precisione. Applicando la corretta selezione del refrigerante, le applicazioni mantengono la durata dell'utensile e la finitura superficiale e prevengono il surriscaldamento. Garantisce l'accuratezza dimensionale del processo di lavorazione CNC dell'alluminio e di altre operazioni di precisione.

Selezione del materiale per la lavorazione CNC di precisione

I processi di lavorazione CNC di precisione trattano un'ampia gamma di materiali, generalmente classificati in varie categorie, tra cui metallo, plastica e legno.

Perché l'alluminio è una scelta comune per la lavorazione CNC di precisione

L'alluminio è un materiale ampiamente utilizzato nei processi di lavorazione CNC. È relativamente leggero, forte, facilmente lavorabile, resistente alla corrosione e molto versatile. Queste caratteristiche rendono l'alluminio prezioso per numerose applicazioni automobilistiche, aerospaziali, edilizie e industriali.

Leggero ma resistente

L'alluminio offre una combinazione unica di leggerezza e resistenza. Queste proprietà lo rendono ideale per la creazione di applicazioni in cui il peso e la resistenza sono importanti senza compromettere l'integrità strutturale.

Eccellente lavorabilità

L'alunimun è favorevole alla lavorazione CNC grazie a una delle sue caratteristiche di lavorabilità. Consente alla macchina di tagliare rapidamente il pezzo, di creare forme complesse e di finire con precisione, riducendo i tempi di lavorazione e l'usura degli utensili.

Buona resistenza alla corrosione

Questo materiale produce uno strato di ossido naturale che offre un'eccellente resistenza alla corrosione. Ciò è particolarmente vantaggioso in ambienti esposti a umidità e sostanze chimiche. Questa caratteristica prolunga la vita dei componenti riducendo le esigenze di manutenzione.

Versatilità in varie leghe

L'alluminio è disponibile in diversi tipi, ciascuno con proprietà specifiche per vari usi. Ciò consente agli ingegneri di scegliere il tipo migliore per il loro progetto, garantendo buone prestazioni e un buon rapporto costi-benefici.

Conoscere le leghe di alluminio per una fresatura CNC accurata

Quando si sceglie il materiale perfetto per la lavorazione CNC di precisione, è importante conoscere le leghe di alluminio più diffuse. Ogni lega ha proprietà uniche che contribuiscono a soddisfare diversi requisiti funzionali e prestazionali.

Focus sull'alluminio 6061 T6: Proprietà, applicazioni

La lega 6061 T6 ha eccellenti proprietà meccaniche ed è ampiamente utilizzata nella lavorazione CNC di precisione. Ha un'elevata resistenza, un'eccellente resistenza alla corrosione e una buona lavorabilità. Questa lega è utilizzata per componenti strutturali e componenti di macchine di precisione.

Alluminio 6061 T6 vs 7075

La lega di alluminio 7075 è più resistente delle leghe 6061, ed è quindi ideale per le applicazioni ad alta sollecitazione. È meno lavorabile e più costosa della 6061. Tuttavia, la 6061 offre un migliore equilibrio tra resistenza, lavorabilità e costo.

Breve cenno all'alluminio 6063      

L'alluminio 6063 è una lega comune spesso utilizzata nelle applicazioni architettoniche grazie alle sue eccellenti proprietà di finitura. È meno intensa della 6061 e non è adatta ad applicazioni ad alta sollecitazione.

Ulteriori considerazioni sulla scelta del materiale

La selezione dei materiali comporta ulteriori considerazioni, come la funzionalità del pezzo, i vincoli di peso e il costo per rendere il progetto all'altezza. Queste considerazioni garantiscono che il materiale selezionato soddisfi i requisiti tecnici ed economici.

Requisiti di funzionalità e resistenza dei componenti

La funzionalità e i requisiti strutturali del pezzo dipendono dai materiali appropriati, che variano con le loro proprietà uniche. Applicazioni diverse richiedono livelli diversi di resistenza e durata, che influenzano la scelta tra leghe come la 6061 e la 7075.

Vincoli di peso

I vincoli di peso sono il fattore principale nella creazione di applicazioni aerospaziali e automobilistiche. Le proprietà leggere dell'alluminio riducono il peso complessivo del componente senza compromettere la resistenza o le prestazioni.

Fattori di costo

I fattori di costo sono importanti nella scelta del materiale più adatto per determinati oggetti. I materiali con leghe versatili hanno caratteristiche simili, ma alcuni sono più costosi, come il 7075. Bilanciare il costo del materiale con i vantaggi specifici rende il progetto fattibile e garantisce il rispetto del budget.

Il processo di lavorazione di parti metalliche di precisione

Gli ingegneri preferiscono il processo di lavorazione CNC per la creazione di parti metalliche di precisione, che è molto adatto a vari settori come quello aerospaziale, automobilistico ed elettronico. Questo processo prevede l'utilizzo di macchinari controllati da computer per ottenere tolleranze strette e geometrie complesse.

Tipi di processi di lavorazione CNC utilizzati per i pezzi di precisione

La lavorazione CNC offre diversi processi per creare componenti lavorati di precisione; ogni metodo soddisfa i criteri di diverse applicazioni e livelli di conformità.

Fresatura a 3 assi: Principio di base e capacità

Il 3 assi è il tipo di fresatura più semplice nella lavorazione CNC. Muove il pezzo lungo i tre assi per creare caratteristiche e forme diverse. Questo processo produce componenti con superficie piana, scanalature e fori.

Fresatura a 4 e 5 assi: Vantaggi per le geometrie complesse

Le capacità di fresatura a 4 e 5 assi sono superiori a quelle dei 3 assi grazie ai movimenti di rotazione lungo gli assi aggiuntivi. Questi processi facilitano la produzione di geometrie complesse e progetti intricati, che richiederebbero più di tre assi.

Tornitura CNC: Adatto per parti rotanti

Durante la procedura di tornitura CNC, il pezzo ruota mentre l'utensile da taglio si muove lungo uno o due assi per creare forme cilindriche o coniche. Questo metodo consente di produrre pezzi rotanti come alberi, boccole e altri componenti rotondi.

Fattori che influenzano la precisione durante la lavorazione

Il raggiungimento della precisione nella lavorazione CNC dei pezzi metallici passa attraverso diversi fattori che influenzano la qualità finale e l'accuratezza dei pezzi.

Ottimizzazione del percorso utensile

Un'ottimizzazione ben pianificata del percorso utensile garantisce che l'utensile da taglio segua il percorso più efficiente per accelerare il ciclo e migliorare la precisione. Riduce al minimo i movimenti inutili e produce una forza di taglio costante, che porta a una maggiore precisione.

Velocità di avanzamento e velocità di taglio

L'avanzamento e la velocità di taglio influiscono sulla qualità del pezzo. L'avanzamento è il modo in cui l'utensile da taglio avanza nel materiale. La velocità di taglio rappresenta la velocità di movimento dell'utensile sulla superficie del materiale. Una corretta tecnica di bilanciamento aiuta a rimuovere efficacemente il materiale e a prevenire l'usura dell'utensile.

Riduzione al minimo della flessione e delle vibrazioni dell'utensile

Ridurre al minimo le deflessioni e le vibrazioni dell'utensile è fondamentale per creare il pezzo finale con elevata accuratezza e precisione. Trascurare questi aspetti durante la lavorazione CNC può causare forze eccessive, superfici irregolari ed errori dimensionali. Per questo motivo, l'uso di supporti rigidi, l'ottimizzazione delle condizioni di taglio e la scelta dell'utensile giusto possono ridurre le possibilità di errori imprevisti.

Applicazioni dei componenti lavorati di precisione

I componenti lavorati con precisione sono fondamentali nelle piattaforme numeriche che richiedono accuratezza, affidabilità e applicazioni di alta qualità. La lavorazione CNC dell'alluminio è in genere la più diffusa per la realizzazione di pezzi complessi e personalizzati che soddisfano specifiche e requisiti prestazionali rigorosi.

Industrie che si affidano alla lavorazione CNC di precisione

• Aerospazio e Difesa
• Automotive e trasporti
• Dispositivi medici ed elettronici
• Prototipazione e sviluppo del prodotto

Aerospazio e Difesa

Le industrie aerospaziali e della difesa utilizzano la lavorazione di precisione per creare componenti di aerei, parti di motori e assemblaggi complessi e garantirne la sicurezza e le prestazioni in condizioni estreme.

Automotive e trasporti

I produttori adottano metodi di accoppiamento CNC di precisione per creare componenti altamente durevoli e funzionali per i settori automobilistico e dei trasporti. Le loro applicazioni includono parti di motore, prodotti di trasmissione e altri elementi critici.

Dispositivi medici ed elettronici

L'industria medica ed elettronica utilizza lavorazioni precise per realizzare impianti medici, strumenti chirurgici, alloggiamenti elettronici e dissipatori di calore.

Prototipazione e sviluppo del prodotto

La prototipazione e lo sviluppo del prodotto utilizzano la lavorazione CNC per creare prototipi personalizzati e pezzi di produzione in piccole quantità, che consentono una rapida prototipazione e rivalutazione dei nuovi prodotti.

Esempi di componenti lavorati di precisione

• Parti di aeromobili, componenti di motori
• Impianti medici, strumenti chirurgici
• Alloggiamenti e dissipatori elettronici
• Prototipi personalizzati e parti di produzione a basso volume

Parti di aeromobili, componenti di motori

In condizioni operative difficili, i componenti di alta precisione per motori e velivoli garantiscono una maggiore sicurezza e una migliore applicabilità dei prodotti nell'industria aerospaziale.

Impianti medici, strumenti chirurgici

Strumenti come gli impianti e gli strumenti medici realizzati con un processo noto come lavorazione CNC di precisione offrono le migliori misure di sicurezza e prestazioni.

Alloggiamenti e dissipatori elettronici

Il processo di lavorazione CNC fornisce all'alloggiamento elettronico e ai dissipatori di calore la lavorazione precisa richiesta, che protegge i componenti sensibili e gestisce efficacemente la dissipazione del calore.

Prototipi personalizzati e parti di produzione a basso volume

La lavorazione CNC di precisione produce anche prototipi personalizzati e pezzi di produzione a basso volume, perché si tratta di modelli dettagliati e precisi per la valutazione.

Conclusione:

L'alta precisione è un requisito fondamentale per la produzione di componenti precisi e affidabili. È qui che la lavorazione CNC ad alta precisione svolge un ruolo importante. Questa tecnologia presenta numerosi vantaggi, tra cui la facilità di lavorazione e l'elevata precisione. Le sue applicazioni comprendono componenti e motori di aerei, applicazioni mediche come gli impianti e applicazioni elettroniche come le parti dell'alloggiamento. I prossimi progressi nella lavorazione CNC di precisione potrebbero includere una migliore automazione e l'integrazione dell'intelligenza artificiale nell'ottimizzazione e nei materiali avanzati. Senza dubbio, i progressi nella lavorazione CNC creeranno strategie di produzione ancora più sofisticate e precise.