Tutto quello che c'è da sapere sulle macchine CNC
Le prime macchine CNC furono sviluppate negli anni '40 e '50 e si basavano su una comune tecnologia di archiviazione dati per le telecomunicazioni nota come "nastro perforato" o "nastro di carta perforata". La tecnologia del nastro perforato è ormai obsoleta da tempo, poiché il supporto dati è passato rapidamente all'elaborazione analogica e poi digitale negli anni '50 e '60.
Come Funziona
La lavorazione meccanica in generale è un modo per trasformare un pezzo di materiale grezzo, come un blocco di metallo, e arrivare a un prodotto finito o a un prototipo mediante un processo di rimozione controllata del materiale. Similmente all'altra tecnologia di sviluppo prototipi, la FDM (stampa 3D), il CNC si affida a istruzioni digitali provenienti da un file CAM (Computer Aided Manufacturing) o CAD (Computer Aided Design) come Solidworks 3D o RADAN. La macchina CNC interpreta il progetto come istruzioni per il taglio dei pezzi.
La capacità di programmare dispositivi computerizzati per controllare le macchine utensili fa progredire rapidamente la produttività dell'officina automatizzando i processi altamente tecnici e ad alta intensità di manodopera. I tagli automatizzati migliorano sia la velocità che la precisione con cui i pezzi possono essere creati, specialmente quando il materiale è critico.
Spesso i processi di lavorazione richiedono l'uso di più utensili per eseguire i tagli desiderati (ad esempio punte da trapano di diverse dimensioni). Le macchine CNC comunemente combinano gli utensili in unità comuni o celle dalle quali la macchina può attingere. Le macchine base si muovono su uno o due assi, mentre le macchine avanzate si muovono lateralmente negli assi x, y, longitudinalmente nell'asse z e spesso rotazionalmente attorno a uno o più assi.
Le macchine multiasse sono in grado di capovolgere i pezzi automaticamente, consentendo di rimuovere il materiale che prima si trovava "sotto". Ciò elimina la necessità per i lavoratori di capovolgere il materiale del prototipo e consente di tagliare tutti i lati senza intervento manuale. I tagli completamente automatizzati sono generalmente più precisi di quanto sia possibile con input manuali. Detto questo, a volte i lavori di finitura come l'incisione sono eseguiti meglio a mano, così come i tagli semplici che richiederebbero un esteso lavoro di progettazione per programmare la macchina per l'automazione.
Tipi di Macchine CNC
Le macchine CNC rientrano tipicamente in una delle due categorie generali: tecnologie di lavorazione convenzionali e tecnologie di lavorazione innovative:
Tecnologie Convenzionali
I trapani funzionano facendo ruotare una punta e muovendola a contatto con un blocco stazionario di materiale grezzo.
I torni, l'esatto opposto dei trapani, fanno ruotare il blocco di materiale contro la punta (invece di far ruotare la punta e metterla a contatto con il materiale). I torni tipicamente entrano in contatto con il materiale muovendo lateralmente un utensile da taglio finché non tocca progressivamente il materiale in rotazione.
Fresatrici: le fresatrici sono probabilmente le macchine CNC più comuni in uso oggi. Esse prevedono l'uso di utensili da taglio rotanti per rimuovere materiale dal pezzo grezzo.
Tecnologie Innovative
Lavorazione Elettrica e/o Chimica: Esistono diverse tecnologie innovative che utilizzano tecniche specializzate per tagliare il materiale. Gli esempi includono la lavorazione a fascio di elettroni, la lavorazione elettrochimica, l'elettroerosione (EDM), la lavorazione fotochimica e la lavorazione a ultrasuoni.
La maggior parte di queste tecnologie è altamente specializzata e viene utilizzata in casi speciali per la produzione di massa che coinvolge un particolare tipo di materiale.
Altri Mezzi di Taglio
Esistono diverse altre tecnologie innovative che utilizzano mezzi diversi per tagliare il materiale. Gli esempi includono punzonatrici, macchine per il taglio laser, ossitaglio, taglio al plasma e tecnologia di taglio a getto d'acqua.
Materiali Utilizzati: Quasi tutti i materiali possono essere utilizzati in una macchina CNC. Dipende molto dall'applicazione. I materiali comuni includono metalli come alluminio, ottone, rame, acciaio e titanio, oltre a legno, schiuma, fibra di vetro e plastiche come il polipropilene.
Applicazione per la Prototipazione Rapida: Le macchine CNC sono state la prima grande svolta nel campo della prototipazione rapida. Prima del controllo numerico (nel caso della tecnologia a nastro perforato) e del controllo numerico computerizzato (con l'informatica analogica e digitale), i pezzi dovevano essere lavorati a mano. Ciò portava invariabilmente a maggiori margini di errore nei prototipi finali e ancora di più quando le macchine venivano usate manualmente per la produzione su scala più ampia.
Qual è il migliore? CNC o Stampa 3D?
La pura verità è che dipende dal materiale, dalla complessità del pezzo e dai fattori economici in gioco. La tecnologia di stampa 3D come le macchine FDM costruisce i pezzi dal basso verso l'alto. Possono creare forme complesse e componenti interni un po' più facilmente di una macchina CNC. Per contro, le macchine CNC convenzionali sono in qualche modo limitate dagli utensili disponibili e dagli assi di rotazione che la macchina è in grado di utilizzare. D'altro canto, la prototipazione FDM è molto più limitata dai materiali rispetto a un blocco di materiale lavorato. Ad esempio, se serve il prototipo di una cerniera flessibile, si preferirà il CNC e il polipropilene. Quasi tutto può essere lavorato mentre, al contrario, solo alcuni materiali sono stati adattati in filamenti adatti alla stampa 3D.
Applicazione per la Produzione: Molte macchine CNC speciali innovative sono costruite appositamente per processi di produzione di nicchia. Ad esempio, la lavorazione elettrochimica viene utilizzata per tagliare prodotti metallici altamente durevoli non fattibili altrimenti. Le macchine CNC convenzionali sono più versatili e possono essere tipicamente utilizzate sia per lo sviluppo di prototipi che per la produzione.
Fonte: www.creativemechanisms.com
Informazioni IMA
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