La lavorazione CNC ha rapidamente preso il sopravvento nell'industria manifatturiera negli ultimi anni perché è così precisa e può essere utilizzata più e più volte. Esistono molti diversi tipi di tecnologia CNC disponibili oggi, quindi comprendere le basi della lavorazione CNC aiuta a distinguerli. La tornitura CNC è uno di questi nuovi strumenti.
La tornitura CNC prevede l'utilizzo di un utensile da taglio non rotante su un centro di tornitura o un tornio per rimuovere materiale da un pezzo rigido e rotante. A seconda del tipo di tornitura, la tornitura CNC può creare pezzi di diverse dimensioni e forme.
Il concetto può sembrare semplice, ma la tornitura CNC di alta qualità è complessa. Supponiamo che vogliate sapere in cosa consiste questo processo produttivo e come ottenere i migliori risultati. Questa guida vi spiegherà tutto ciò che dovete sapere sulla tornitura CNC.
Che cosa è la tornitura CNC?
Simile al tornio, la tornitura CNC è un metodo molto preciso e veloce per rimuovere materiale da un pezzo. Consiste nel premere un utensile da taglio contro un pezzo in rotazione per rimuovere il materiale e lavorarlo nel modo desiderato.
Il centro di rotazione (noto anche come tornio) rimane fermo mentre il materiale grezzo ruota rapidamente. Un tornio CNC a doppio asse sposta il pezzo in lavorazione lungo due assi, mentre un utensile da taglio a punta singola contribuisce a modellare il materiale. Un programma informatico aiuta a gestire il tornio o il centro di tornitura, garantendo la realizzazione di pezzi estremamente precisi.
Molti confondono la tornitura CNC con la fresatura, ma si tratta di due processi diversi. Nella fresatura CNC e nella maggior parte degli altri processi sottrattivi, il pezzo viene solitamente fissato al bancale mentre un utensile viene mosso per tagliarlo. La tornitura CNC, invece, funziona al contrario, con il pezzo in rotazione mentre il tagliente rimane fermo.
Quali forme di pezzi richiedono la tornitura CNC?
La tornitura CNC può produrre un'ampia gamma di forme, a seconda del tipo di processo di tornitura utilizzato. Torni e centri di tornitura offrono numerose possibilità. Alcuni esempi includono tornitura rettilinea, tornitura conica, tornitura di scanalature esterne, tornitura di filettature, zigrinatura, alesatura e foratura.
Nella maggior parte dei casi, i torni possono eseguire solo operazioni di tornitura semplici. Tra gli esempi figurano tornitura rettilinea, scanalatura esterna, filettatura e foratura. Poiché i centri di tornitura sono dotati di torretta, possono eseguire tutte le operazioni che un tornio può svolgere. Inoltre, la tornitura può eseguire operazioni più complesse come la foratura di alberi rotanti.
La tornitura CNC può lavorare numerose forme con simmetria assiale. Alcuni esempi includono coni, cilindri, dischi o una combinazione di queste forme. Alcuni centri di tornitura possono persino eseguire torniture poligonali, il che significa che possono utilizzare speciali utensili rotanti per creare forme, come esagoni, lungo una linea di rotazione.
Qual è la differenza tra tornitura CNC e fresatura CNC?
Se lo desidera scegliere il giusto processo di lavorazione CNC Per il tuo progetto, è importante comprendere la differenza tra tornitura e fresatura CNC. Entrambi i metodi hanno i loro punti di forza e le loro capacità che possono avere un impatto significativo sul risultato finale di un pezzo lavorato.
Diamo un'occhiata al differenze principali tra tornitura CNC e fresatura CNC e fornirti una regola pratica. Questo può aiutarti a scegliere il metodo di lavorazione corretto.
Movimento del pezzo: la differenza fondamentale
Il modo in cui il pezzo si muove è la principale differenza tra tornitura CNC e fresatura CNC. Nella tornitura CNC, l'utensile da taglio rimane immobile mentre il pezzo ruota. Con questo metodo, i pezzi allineati assialmente possono essere lavorati con elevata precisione e superfici lisce.
Nella fresatura CNC, il pezzo rimane immobile mentre l'utensile da taglio si muove in più direzioni. Con questo metodo, è possibile lavorare pezzi con forme complesse e dettagli fini. E questo sta diventando un processo irrealizzabile.
Esistono diverse opzioni per la geometria delle parti
La tornitura e la fresatura CNC sono molto diverse in termini di flessibilità, soprattutto per quanto riguarda la forma del pezzo. La fresatura CNC può elaborare più forme rispetto alla tornitura CNC. La tornitura CNC, invece, è più adatta alla lavorazione di pezzi con simmetria assiale, come cilindri, coni e dischi.
La fresatura CNC è il metodo migliore per realizzare componenti con motivi complessi, perché consente di realizzare pezzi con forme complesse, scanalature, asole e dettagli tridimensionali.
Come ottenere una finitura superficiale perfetta
Sia la tornitura CNC che la fresatura CNC possono raggiungere una finitura superficiale perfetta, ma non sempre sono identiche. Inoltre, con la tornitura CNC, il pezzo viene costantemente lavorato. Questo si traduce solitamente in una superficie più liscia e lucida.
Per aiutarti a valutare la qualità della superficie, forniamo un tabella delle finiture superficiali per semplificare la revisione e la scelta tra diverse finiture e garantire che il prodotto finito soddisfi i tuoi requisiti.
Nella fresatura CNC, invece, è possibile che sul pezzo rimangano segni di taglio, che di solito dipendono dall'utensile da taglio e dalla tecnica di fresatura. Tuttavia, anche la fresatura CNC può garantire una buona finitura superficiale se si utilizzano gli utensili e le impostazioni corretti.
Strumenti e impostazioni: fattori di costo e tempo da considerare
Nella maggior parte dei casi, la tornitura CNC è superiore in termini di utensili e preparazione. La preparazione solitamente richiede meno tempo ed è più semplice poiché sono necessari solo pochi utensili. D'altra parte, la fresatura CNC può richiedere più di un utensile per creare le forme complesse richieste. Questo può comportare tempi di preparazione più lunghi e costi maggiori.
Si tratta di un aspetto importante da considerare quando si cerca il modo migliore e più conveniente per produrre componenti.
Vantaggi della tornitura CNC
La tornitura CNC offre numerosi vantaggi, tra cui:
Precisione
Utilizzando file CAD o CAM, i torni CNC consentono misurazioni precise per evitare errori umani. Che si tratti di realizzare un prototipo o un intero ciclo di produzione, gli esperti possono utilizzare macchine all'avanguardia per raggiungere livelli di precisione incredibilmente elevati. Ogni taglio è preciso perché la macchina è progettata in questo modo. In altre parole, l'ultimo pezzo tagliato è identico al primo.
Flessibilità
I centri di tornitura sono disponibili in diverse dimensioni e possono quindi essere utilizzati per una varietà di attività. Il lavoro su questa macchina è già impostato, quindi è molto facile da regolare. L'operatore deve solo apportare le modifiche necessarie alla programmazione nel software CAM per completare la lavorazione del pezzo o per produrre altri pezzi insieme. Pertanto, se avete bisogno di un gran numero di pezzi diversi, potete affidarvi alla stessa azienda di servizi di lavorazione CNC di precisione.
Sicurezza
Per garantire la sicurezza di tutti, le aziende che producono seguono rigide norme e leggi sulla sicurezza. I torni automatici riducono il lavoro da svolgere, poiché l'unico compito dell'operatore è quello di tenere d'occhio la macchina. Allo stesso modo, il corpo del tornio è dotato di dispositivi di sicurezza completamente o parzialmente chiusi che impediscono la fuoriuscita di particelle dagli oggetti in lavorazione, oltre a prevenire infortuni al personale.
Velocità più elevate
Sui torni CNC e i centri di tornitura, la probabilità di errore è inferiore quando il lavoro viene eseguito secondo un programma. Questo tipo di macchina consente una produzione più rapida senza compromettere la qualità del risultato finale. Infine, è possibile ottenere i pezzi necessari in tempi più rapidi rispetto ad altre opzioni.
Come funziona la tornitura CNC?
Il funzionamento della tornitura CNC può essere difficile da capire. Ma semplificheremo il processo e vi guideremo passo dopo passo attraverso l'intero processo, dalla pianificazione alla produzione.
Ecco i fasi principali della tornitura CNC:
Fase 1: Conversione dei file CAD in programmi CNC
Il primo passo è convertire il file CAD in linguaggio macchina CNC. Questo non richiede codice complesso. Dovresti già avere alcuni disegni 2D della tua idea. Dovrai quindi documentare questi disegni elettronicamente utilizzando software come AutoCAD o SolidWorks.
È possibile convertire i disegni elettronici dal formato CAD al formato CAM. È anche possibile inviare i disegni in formato CAM utilizzando gli strumenti software menzionati in precedenza. L'ingegnere di produzione può quindi utilizzare questi strumenti per verificare se il componente può essere prodotto.
Fase 2: preparare la macchina CNC
Il passo successivo è la configurazione della macchina. Sebbene la maggior parte del lavoro venga eseguita dall'automazione della macchina, è comunque necessario un operatore. Per preparare il tornio CNC, è necessario procedere come segue:
- Assicurarsi che l'alimentazione sia spentaL'utilizzo di una macchina CNC può essere molto pericoloso. È pertanto richiesta la massima attenzione e l'interruttore di alimentazione deve essere controllato prima dell'uso.
- Fissare il pezzo in lavorazione al bloccoGrazie al mandrino, il pezzo rimarrà fermo mentre la macchina gira. Se non viene caricato correttamente, potrebbe essere pericoloso e il pezzo potrebbe non essere della misura giusta.
- Caricare la torretta degli utensiliDurante la tornitura si utilizzano utensili diversi, quindi è necessario assicurarsi di scegliere l'utensile giusto per la finitura desiderata. Una torretta vi aiuterà a tenere il maggior numero possibile di utensili contemporaneamente durante il lavoro.
- Assicurare una corretta calibrazionePer svolgere correttamente il lavoro, è necessario predisporre l'utensile e il pezzo in lavorazione nel modo giusto.
- Carica il programma CNCL'ultima cosa da fare prima di iniziare il lavoro è inserire il codice CNC nella macchina.
A questo punto, è necessario tenere a mente due cose. La prima è la velocità di rotazione, ovvero la velocità con cui l'oggetto ruota. La seconda è l'avanzamento, ovvero la velocità dell'utensile da taglio mentre si muove lungo il pezzo in lavorazione.
Questi numeri devono essere determinati da un professionista della fabbricazione, poiché stime errate possono alterare il risultato finale. Inoltre, stime errate per determinati materiali possono causare superfici irregolari o danni irreparabili.
Detto questo, per "sbozzare" una forma, è possibile mantenere basse velocità di tornitura e alte velocità di avanzamento. D'altra parte, alte velocità di tornitura e basse velocità di avanzamento sono più adatte per pezzi che richiedono una finitura liscia con tolleranze molto strette.
Fase 3: Realizzare la parte tornita CNC
Il passaggio finale è realizzare la parte desiderata. Puoi scegliere diversi processi di tornitura A seconda dell'obiettivo che si desidera raggiungere. Il numero di giri dipende anche dalla complessità del pezzo. Il calcolatore del tempo ciclo indicherà per quanto tempo il pezzo è stato lavorato in totale, un dato importante per calcolarne il costo.
Nella maggior parte dei casi, il tempo di ciclo della variazione include:
- Tempo di caricamentoQuesta è una parte della configurazione, ma un ciclo potrebbe richiedere un modo diverso per posizionare il pezzo sulla macchina.
- Riduzione dei tempiQuesto è il tempo necessario per tagliare il pezzo. Il tempo di taglio è influenzato dalla velocità di avanzamento e dalla profondità di taglio.
- Tempo di inattivitàQualsiasi lavoro che non comporti il taglio è definito lavoro a vuoto. Ad esempio, modificare il modo in cui viene spostato l'utensile, il modo in cui è impostato il centro di tornitura, ecc.
L'effetto prodotto dal metodo di produzione dipende dalla materia prima utilizzata. Le parti in metallo hanno una superficie più liscia e funzionano in modo diverso rispetto alle parti in plastica.
Tipi di tornitura CNC
La tornitura CNC ha diversi tipi di utensili da tornio. Di conseguenza, è possibile eseguire un varietà di operazioni di tornitura CNC su un singolo pezzo. Esistono due tipi di queste operazioni: interne ed esterne. Le operazioni esterne possono modificare il diametro esterno del pezzo. Le operazioni interne, invece, possono modificarne la larghezza interna.
Ogni operazione è unica perché l'utensile da taglio e il percorso per rimuovere il materiale sono diversi. Vediamo come funzionano.
Operazioni specifiche di tornitura (esterna)
Girando
In questa fase, un utensile di tornitura a punta singola si muove lungo il lato del pezzo per rimuovere materiale e lavorare diverse forme. Può lavorare forme come conicità, smussi, gradini e contorni. Queste caratteristiche vengono solitamente lavorate con una piccola profondità di taglio radiale e vengono lavorate più volte per ottenere la larghezza finale.
Riducendo o aumentando gradualmente la larghezza di un pezzo cilindrico, la tornitura conica può lavorare una superficie che assomiglia a una conicità.
Tornitura dura
Con questo metodo è possibile tornire materiali con una durezza Rockwell C superiore a 45. È importante trattare termicamente il pezzo prima di iniziare questo processo. Lo scopo della tornitura dura è ridurre o eliminare la necessità di rettifica. Quando utilizzata per rimuovere pezzi grezzi, è efficace quanto la rettifica di sgrossatura. Tuttavia, per applicazioni in cui dimensioni e forma sono fondamentali, la tornitura dura potrebbe non essere altrettanto efficace.
Di fronte
In questa fase, un utensile di tornitura a punta singola viene spostato verso l'esterno lungo l'estremità del pezzo. In questo modo, vengono rimossi piccoli strati di materiale, lasciando una superficie piana e liscia. La profondità della superficie è solitamente molto ridotta e può essere ottenuta in una sola passata.
Scanalatura
In questo processo, l'utensile di tornitura a punta singola si muove radialmente anche lateralmente rispetto al pezzo in lavorazione. In questo modo, crea una scanalatura della stessa larghezza dell'utensile da taglio. È anche possibile eseguire più tagli per creare una linea più larga dell'utensile. Inoltre, alcuni produttori utilizzano utensili specifici per creare scanalature di forme diverse.
Separazione
L'utensile da taglio taglia radialmente il lato del pezzo in lavorazione, proprio come una scanalatura. Un utensile a punta singola taglia fino al centro o al bordo interno del pezzo in lavorazione. In questo modo, taglia un pezzo di materiale grezzo.
Operazioni non specifiche (interne)
Utensili per alesatura
Gli utensili per alesatura vengono inseriti nel pezzo in lavorazione e ne tagliano la superficie interna per creare forme come gradini, curve, conicità e smussi. La testa di alesatura è regolabile ed è possibile impostare l'utensile sulla larghezza di taglio desiderata.
Dopo aver forato il pezzo, potrebbe essere utile eseguire alcune operazioni di alesatura. Questo aiuterà a ottenere dimensioni più precise.
Perforazione
Utilizzando una punta da trapano standard, la foratura rimuove materiale dall'interno del pezzo. La torretta o la contropunta del centro di tornitura mantiene queste punte in posizione.
Infilatura
Per questo lavoro, viene utilizzato un utensile per filettatura a punta singola con un angolo di 60 gradi in punta. Questo utensile si muove assialmente lungo il lato del pezzo in lavorazione e realizza filettature sul lato esterno. L'operatore può realizzare filettature di una lunghezza specifica, ma alcune filettature potrebbero richiedere più passate.
Zigrinatura
In questo processo, uno speciale utensile zigrinato viene utilizzato per incidere una zigrinatura sulla superficie del pezzo. Questa zigrinatura può essere utilizzata per migliorare l'aspetto o come maniglia.
Alesatura
Durante l'operazione di dimensionamento, una piccola quantità di metallo viene rimossa da un foro punzonato. Può essere utile praticare internamente fori della stessa dimensione. Ad esempio, è facile leggere la dimensione esatta quando si pratica un foro da 6 mm con una punta da 5,98 mm.
Tipi di torni CNC
Ci sono quattro principali tipi di torni CNC che puoi utilizzare per il tuo progetto. Includono:
Centri di tornitura orizzontali
Questo gruppo di macchine è sigillato per la foratura e la fresatura. I centri di tornitura hanno l'utensile da taglio posizionato sopra il pezzo in rotazione e il mandrino disposto orizzontalmente. Come nella lavorazione meccanica, l'utensile da taglio taglia il materiale e i trucioli cadono a terra. I trucioli si depositano sul bancale per una facile rimozione.
Centri di tornitura verticali
I centri di tornitura orizzontali e le fresatrici CNC fanno tutti parte di un centro di tornitura verticale. Grazie al loro design, il mandrino rotante è appoggiato completamente sul pavimento. Questo consente di lavorare pezzi di grandi dimensioni a giri al minuto (RPM) più lenti. In questo caso, il lanciatore utensili è accessibile lateralmente. Esistono anche centri di tornitura verticali capovolti, il che significa che il mandrino e il mandrino non sono nella posizione corretta.
Torni orizzontali
I torni orizzontali sono identici sotto ogni aspetto ai torni tradizionali. L'unica differenza è che sono gestiti da un programma computerizzato. Inoltre, le loro funzioni principali sono la tornitura e l'alesatura.
Tornio verticale
I torni verticali afferrano il pezzo dal basso prima di ruotarlo, mentre i torni orizzontali lo afferrano dall'alto. Questa è un'ottima scelta per le officine meccaniche che non dispongono di molto spazio. Inoltre, i torni verticali sono la scelta migliore per la lavorazione di pezzi di grandi dimensioni.
Conclusione
La tornitura CNC svolge un ruolo fondamentale nella produzione, offrendo precisione e adattabilità per produrre un'ampia gamma di componenti di alta qualità su larga scala. I suoi vantaggi unici la rendono un processo essenziale per diversi settori industriali.
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