Nel mondo dell’ingegneria dei prodotti, poche soluzioni di produzione sono affidabili e pratiche come la lavorazione CNC. Attraverso i suoi decenni di sviluppo, ha fatto molta strada e si è adattato per soddisfare le esigenze di un’ampia varietà di progetti.
Oggi ci stiamo immergendo nello sviluppo, nelle capacità e nelle applicazioni dei moderni metodi di lavorazione CNC.
Lavorazione CNC: una definizione tecnica
Se hai mai visto un episodio di How It’s Made, probabilmente hai un’idea di come funzionano i torni e le altre macchine per la lavorazione dei metalli.
Poiché la tecnologia è migliorata nel corso degli anni, ha generato una tecnica di produzione controllata da computer ad alta precisione che conosciamo come lavorazione CNC.
Le macchine CNC (macchine a controllo numerico computerizzato) sono dispositivi elettromeccanici in grado di manipolare strumenti attorno a un numero variabile di assi, solitamente tre o cinque con alta precisione per istruzione da un programma per computer.
Le prime macchine a controllo numerico furono sviluppate negli anni ’40 e ’50 e si basavano principalmente su una tecnica di archiviazione dei dati nota come nastro perforato. Il codice per controllare le macchine sarebbe stato inserito manualmente in una scheda dati e inserito in un sistema che avrebbe poi interpretato i dati.
Inutile dire che queste prime macchine erano goffe e la loro funzionalità era limitata.
Le tecnologie di lavorazione CNC sono cresciute rapidamente con l’accelerazione delle capacità tecnologiche solo alla fine del 20° secolo, il che ci porta al modo in cui funzionano le moderne macchine CNC.
Come funziona la produzione CNC: lavorazione sottrattiva
La lavorazione CNC è uno dei due modi in cui ingegneri o produttori possono generare una parte fisica da un file CAD (Computer Aided Design), mentre l’altro è la stampa 3D nota come produzione additiva.
Il contrasto tra queste due tecniche è netto. La lavorazione CNC come altri processi di lavorazione è un processo sottrattivo in cui il materiale viene rimosso da un grezzo. La stampa 3D, d’altra parte, è un processo additivo che funziona essenzialmente al contrario.
CNC prima delle capacità CAD
La lavorazione a macchina è un modo per trasformare un pezzo di materiale grezzo come alluminio, acciaio o titanio in un prodotto finito o in una parte.
Le macchine CNC si basano su istruzioni digitali, specificamente denominate codice G prima che i moderni programmi di produzione assistita da computer e progettazione assistita da computer fossero in circolazione, i macchinisti scrivevano manualmente il codice G per controllare queste macchine.
I programmi CAD (computer aided design) oggigiorno ti consentono di prendere un 3D e generare automaticamente codice G che guiderà la macchina con poco input.
Quando si confrontano le capacità della lavorazione CNC automatizzata con l’alternativa manuale come torni e altre tecniche di lavorazione, è possibile iniziare a vedere i vantaggi.
Le macchine CNC funzionano semplicemente più velocemente con maggiore precisione e accuratezza consentendo allo stesso tempo la trasformazione di un progetto digitale in una parte fisica. Le macchine a controllo numerico sono precise e si misurano in migliaia di pollici.
- La lavorazione standard può fornire tolleranze sulle parti intorno a più o meno 0,005 pollici.
- La lavorazione fine può produrre tolleranze di circa più o meno 0,001 pollici
- Processi specializzati come la lucidatura possono offrire tolleranze ripetibili strette come più o meno 0,00005 pollici.
- Per riferimento, un capello umano ha uno spessore di 0,00069 pollici.
Macchine a controllo numerico: modelli e funzionalità
Ora che abbiamo le basi della lavorazione CNC, possiamo iniziare a scavare nelle sue complessità. Molti progetti o processi di lavorazione specifici richiedono l’uso di più utensili per eseguire tagli. Uno strumento non funziona universalmente.
Per questo, i macchinisti costruiscono spesso librerie di strumenti digitali che si interfacciano con la macchina CNC fisica. Queste macchine, che spesso costano centinaia di migliaia di dollari, possono cambiare automaticamente gli utensili quando indirizzate dalle loro istruzioni digitali, consentendo loro di diventare cavalli di battaglia per la produzione.
Mobilità a 3 e 5 assi per macchine CNC
La lavorazione CNC di base sposterà uno o due assi indicati come asse X e asse Y. Sentirai spesso i termini macchine CNC .2.5 assi, 3 assi e 5 assi, che si riferiscono semplicemente ai gradi di libertà in cui una macchina può eseguire tagli.
Una macchina a 3 assi si muoverà sugli assi X, Y e Z. Mentre una macchina a 5 assi può muoversi su questi tre assi insieme a due assi rotazionali aggiuntivi.
Come puoi immaginare, le possibilità con le macchine a 5 assi sono praticamente infinite.
Le macchine a 5 assi un tempo erano relegate al lavoro di alta precisione, ma man mano che sono diventate più convenienti stanno rapidamente diventando standard in molte officine.
Tre strumenti di lavorazione CNC: trapani, torni e fresature
Esistono tre tecnologie di lavorazione convenzionali che è necessario comprendere per comprendere le nozioni di base su come il materiale viene rimosso dallo stock nelle macchine CNC.
- Foratura CNC: I trapani funzionano facendo girare una punta da trapano e spostando un po ‘in contatto con un materiale fisso.
- Torni CNC: I torni funzionano al contrario della foratura. I torni ruotano il blocco di materiale contro una punta o una taglierina fissi per rimuovere il materiale in un percorso circolare o fluido. Le capacità di forma sui torni sono più limitate rispetto ad altre tecniche, ma la tecnologia moderna consente a queste macchine di creare cose come fori quadrati o forme non circolari.
- Fresatrici CNC: Il tipo di macchina CNC più comune è indicato come fresatrice. Le fresatrici prevedono l’uso di utensili da taglio rotanti per rimuovere materiale da un pezzo grezzo. Queste macchine funzionano in modo simile alle trapani con le loro capacità di attrezzaggio che comprendono una varietà molto maggiore.
Quasi tutti i materiali possono essere utilizzati nelle macchine CNC, dalla plastica al titanio. Materiali diversi hanno proprietà diverse, quindi macchinisti e ingegneri supereranno le loro sfide uniche alterando variabili di lavorazione come la selezione dell’utensile, il numero di giri, la velocità di avanzamento e il flusso del refrigerante tra un’ampia varietà di altri fattori.
La longevità della lavorazione CNC
Le parti lavorate a CNC sono ovunque intorno a te. Tengono insieme la tua auto ed svolgono funzioni vitali a bordo dei razzi SpaceX. La lavorazione CNC è probabilmente l’unico modo per produrre parti metalliche ad alta precisione per progetti ingegneristici in tutto il mondo.
La lavorazione CNC è probabilmente il processo di produzione più significativo del 21° secolo; la sua funzionalità guida il progresso tecnologico in tutto il mondo. È un mestiere che sta al passo con la crescita della tecnologia e i macchinisti di tutto il pianeta; tanno cambiando il mondo con le loro capacità di lavorazione CNC.
Tony Rogers
Fonte: https://www.creativemechanisms.com/blog/the-ultimate-guide-to-cnc-machining