Che cos'è la lavorazione CNC

Abbiamo fatto molta strada dai tempi delle bobine di nastro di carta perforata. Oggi, alcune frese possono eseguire processi di lavorazione su cinque assi diversi senza dover rimuovere e riposizionare il pezzo in un'attrezzatura. Questo progresso porta a una produzione più rapida e precisa. La tornitura CNC, che utilizza i suoi modelli CAD 3D per creare pezzi cilindrici, è realizzata con un tornio ad alta velocità controllato da CNC. Il concetto è simile alla rimozione di scaglie di legno da un tronco d'acero (o di frassino bianco) che gira per dare forma a una mazza da baseball.

Come funziona la lavorazione CNC

La lavorazione CNC si differenzia dalla stampa 3D perché prevede la sottrazione piuttosto che l'aggiunta. Nella lavorazione CNC, si parte da un blocco solido o da un cilindro di metallo o plastica e si taglia il materiale per ottenere le forme desiderate. Questo processo può essere paragonato a una forma di scultura ad alta velocità, dove gli strumenti simili a trapani, chiamati frese, sostituiscono le punte e gli scalpelli tradizionali.

Durante la fresatura, queste frese girano a velocità incredibilmente elevate, spesso raggiungendo decine di migliaia di giri al minuto. La velocità può essere regolata per evitare errori di taglio o danni ai materiali più delicati, sottolineando che a volte è meglio un approccio lento e costante. L'obiettivo principale della lavorazione CNC è la precisione, con tolleranze fino a ±0,001 pollici (±0,025 mm).

Quali sono i vantaggi della lavorazione CNC?

1. Alta precisione e accuratezza

A differenza della lavorazione manuale, che si basa sull'abilità e sul giudizio umano, le macchine CNC seguono istruzioni programmate con una precisione millimetrica.

2. Ripetibilità e coerenza

Una volta programmata e impostata, una macchina CNC può produrre pezzi identici con una qualità costante. Questa ripetibilità è fondamentale per la produzione di massa, dove ogni pezzo deve soddisfare gli stessi standard.

3. Automazione e riduzione dei costi di manodopera

Una volta creato un programma, la macchina può funzionare senza sorveglianza per ore o addirittura per giorni. Questa automazione porta a un risparmio significativo sui costi di manodopera, aumentando al contempo la velocità di produzione.

4. Design e personalizzazione complessi

Con un software CAD/CAM avanzato, i progettisti possono creare modelli 3D dettagliati, e la macchina CNC può replicare questi progetti con facilità.

5. Efficienza e velocità

Una volta impostati, possono produrre pezzi rapidamente, consentendo ai produttori di rispettare le scadenze più strette. La lavorazione CNC può gestire simultaneamente attività come la foratura, la fresatura e la tornitura, riducendo i tempi di ciclo e aumentando l'efficienza produttiva complessiva.

6. Ampia gamma di materiali

Le macchine CNC possono lavorare con un'ampia varietà di materiali, tra cui metalli (come alluminio, acciaio e titanio), plastica, legno e materiali compositi.

7. Sicurezza migliorata

Le macchine CNC migliorano la sicurezza sul posto di lavoro automatizzando molte delle attività rischiose tipicamente svolte dagli operai, come il taglio, la fresatura o la rettifica.

8. Tempo di allestimento ridotto

Una volta scritto il programma e impostata la macchina, la lavorazione CNC può essere eseguita con un tempo di cambio minimo.

9. Bassa manutenzione

Le macchine CNC sono generalmente a bassa manutenzione rispetto alle macchine manuali. Anche se richiedono una manutenzione e una calibrazione periodica, l'automazione dei processi riduce l'usura.

10. Scalabilità

Che si tratti di creare un piccolo lotto di prototipi o di produrre migliaia di pezzi, la lavorazione CNC offre la flessibilità di scalare le operazioni con un'interruzione minima dell'efficienza produttiva.

11. Ottimizzazione della durata dell'utensile

La lavorazione CNC può regolare automaticamente parametri come la velocità di avanzamento, la velocità del mandrino e la profondità di taglio per ottimizzare la durata dell'utensile.

12. Integrazione con altri processi produttivi

Le macchine CNC possono essere integrate con altri processi di produzione, come la produzione additiva, la fusione o lo stampaggio a iniezione, per creare pezzi o assemblaggi più avanzati.

Tipi di macchine e strumenti di taglio CNC

La tecnologia alla base della lavorazione è progredita molto. Per molto tempo, la linea di base di ogni officina meccanica era costituita da torni CNC a due assi e da centri di lavoro CNC a tre assi. Alcuni erano orizzontali, mentre altri erano verticali; tuttavia, per la maggior parte, il lavoro rimbalzava tra entrambi fino al completamento di tutte le fasi di lavorazione. Negli ultimi tempi, grazie a produttori di macchine utensili intelligenti, la distinzione tra fresa e tornio è diventata meno netta. Le macchine multitasking sono macchine che combinano il mandrino per la fresatura e il cambio utensili con una testa in stile tornio e una torretta (la parte che ospita tutte le attrezzature). Anche i torni per la fresatura-tornitura incorporano utensili da taglio fissi e rotanti, e i centri di lavoro per la tornitura sono diventati sempre più diffusi. Per esempio, impieghiamo torni che hanno utensili vivi per consentire caratteristiche come scanalature radiali e assiali, fori, piatti e scanalature.

I centri di lavorazione possono anche includere più di 3 assi. Per esempio, un Mulino a 5 assi può muoversi su tutti i suoi assi simultaneamente, una caratteristica che può essere utile per realizzare pezzi come le giranti e una serie di altre geometrie complicate. Inoltre, un centro macchina tradizionale a tre assi può essere dotato di un asse inclinato e/o girevole. Questa capacità di 3+2 è ottima per lavorare più lati di un pezzo con un'unica operazione ed eliminare la necessità di rifissare, il che crea più tempo nella produzione. Ciò che conta è la configurazione esatta, e ce ne sono molte: ogni tipo di macchina è progettata specificamente per ridurre al minimo le operazioni di produzione e aumentare la flessibilità della produttività.

Vantaggi e applicazioni comuni della lavorazione CNC

La nostra lavorazione CNC offre molteplici vantaggi, tra cui:

Precisione e riproducibilità
tolleranze rigorose
materiali di produzione di alta qualità
Costo inferiore dei pezzi in quantità maggiori
forti capacità di post-elaborazione che migliorano l'aspetto dei materiali e dei cosmetici

Rispetto allo stampaggio a iniezione, la produzione CNC produce pezzi con maggiore velocità. Inoltre, offre una maggiore precisione in termini di accuratezza dimensionale rispetto alla stampa 3D (anche se questo potrebbe cambiare con nuovi sviluppi) e realizza pezzi con maggiori caratteristiche meccaniche in tre dimensioni rispetto alla stampa 3D. È vero che la consuetudine del CNC comporta un aumento di prezzo ed è tipicamente associata a volumi inferiori di pezzi. Inoltre, rispetto alla stampante 3D, offre una minore flessibilità quando si tratta di geometrie complicate.

Come già accennato, la lavorazione CNC è un metodo di produzione preferito per creare pezzi precisi, sia per i prototipi che per la produzione a fine linea. È ampiamente utilizzata nell'industria medica, aerospaziale e automobilistica, grazie alla sua capacità di produrre pezzi in modo rapido e preciso, realizzati con materiali di alta qualità, come ad esempio:

Custodie e alloggiamenti
parentesi
Attrezzature e impianti di produzione
cuscinetti e ingranaggi
Componenti meccanici interni
strumenti medici

Materiali comuni per la lavorazione CNC

Materiali	Proprietà	Processo
Alluminio	2024: Buona resistenza alla fatica e forza; eccellente tenacità a livelli di resistenza da moderati a elevati; migliore tenacità alla frattura. 6061: Eccellente lavorabilità, basso costo e versatilità 7075: elevata resistenza, durezza, peso ridotto e tolleranza al calore.	Fresatura e tornitura
Rame e ottone	Alta duttilità e alta conducibilità elettrica e termica; sviluppa un'attraente patina superficiale blu-verde nel tempo. La lega di rame/zinco, versatile e molto attraente, con il suo colore giallo caldo, è in grado di adattarsi alla formatura/trafilatura più severa.	Fresatura
Acciaio inossidabile	Eccellente lavorabilità ed eccezionale uniformità; buona lavorabilità e saldabilità, elevata duttilità e formabilità.	Fresatura e tornitura
Titanio	Eccellente rapporto resistenza/peso, utilizzato nell'industria aerospaziale, automobilistica e medica.	Fresatura e tornitura

Anodizzazione e placcatura per le parti lavorate

Anodizzazione

L'anodizzazione è un processo elettrochimico che ispessisce lo strato di ossido naturale sulla superficie dei metalli, in genere l'alluminio. Si ottiene così la finitura più durevole e resistente alla corrosione, che consente la personalizzazione dell'aspetto e del colore.

Mentre l'alluminio è il metallo principale anodizzato, questa tecnica può essere applicata anche ad altri metalli non ferrosi, come il titanio, il magnesio e lo zinco.

Il processo di anodizzazione prevede l'immersione della parte metallica in un bagno elettrolitico acido e il passaggio di una corrente elettrica. La corrente elettrica induce il metallo a formare uno strato di ossido sulle sue superfici. Lo strato di ossido si attacca in modo permanente al metallo e aumenta la durata del materiale.

Placcatura

La placcatura è un processo che applica un rivestimento metallico alla superficie di un pezzo, spesso a scopo decorativo o protettivo. A seconda del materiale da placcare e delle proprietà desiderate, questo può essere ottenuto con metodi come la galvanoplastica, la galvanoplastica senza metalli o altri.

L'elettrolisi comporta l'immersione del pezzo in una soluzione contenente ioni metallici e l'applicazione di una corrente elettrica per legare gli ioni metallici alla superficie del pezzo. Al contrario, la placcatura elettrolitica non richiede una corrente elettrica esterna; il rivestimento viene depositato attraverso una reazione chimica.

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