La precisione è diventata fondamentale per i produttori moderni. Dalle piccole alle grandi industrie, nessuno scende a compromessi sulla precisione. Avete mai pensato alle complesse geometrie dei diversi materiali? Ad esempio, esistono progetti intricati di carrozzerie di veicoli, aerei e molto altro. Notando la perfezione di queste entità, la prima domanda che viene in mente è: che cos'è la lavorazione di precisione?
È infatti il cuore delle moderne industrie manifatturiere. Conoscere questo processo è quindi fondamentale per ottenere i risultati desiderati. Inoltre, la comprensione della lavorazione di precisione ne evidenzia l'importanza in ogni campo. Siete nuovi a questo concetto? Non temete! In questo articolo esplorerò in dettaglio tutto ciò che riguarda questo processo. Quindi iniziamo!
Che cos'è la lavorazione di precisione?
La lavorazione di precisione è la procedura di sagomatura e taglio di diversi materiali. Questo processo utilizza strumenti e macchinari avanzati e automatizzati. Alcuni di questi strumenti tagliano il pezzo, altri lo modellano e altri ancora lo rifiniscono. Non si tratta quindi di un processo in un'unica fase, ma di più fasi per ottenere i risultati desiderati.
Agli inizi, la lavorazione di precisione era un processo semplice. Utilizzava macchinari e strumenti semplici e manuali, per cui i prodotti realizzati erano di scarsa precisione. Ma con la tecnologia di oggi, questo processo è diventato avanzato. Ora utilizza strumenti di controllo automatizzati e computerizzati. Questi strumenti tagliano, modellano e rifiniscono con precisione diversi materiali.
Questi materiali includono plastica, ceramica e quasi tutti i tipi di metallo. Ciò significa che è possibile lavorare vari materiali per ottenere forme diverse per scopi diversi. Per questo motivo la lavorazione di precisione è diventata una necessità in molti settori. Ad esempio, viene utilizzata nell'industria aerospaziale, metallurgica, automobilistica, navale ed elettronica.
Fasi del processo di lavorazione di precisione
Spero che la sezione precedente spieghi l'idea di base della lavorazione di precisione. Giusto? Ma come ho detto sopra, non si tratta di un unico processo. Per questo motivo, è fondamentale discutere le sue fasi in dettaglio per una migliore comprensione. Nella sezione che segue, analizzerò le fasi di questo processo.
1- Progettazione di un modello grafico
È la prima fase in cui gli ingegneri preparano un modello grafico del pezzo lavorato. In primo luogo, questo modello viene disegnato come uno schizzo approssimativo. Successivamente, viene convertito in un modello 3D con l'ausilio di CAD
(Computer-Aided Design). Questo software consente di ispezionare il modello in modo ristretto. Il modello presenta dettagli approfonditi del pezzo per garantire una lavorazione corretta.
Contiene informazioni sulle dimensioni, le tolleranze e le proprietà del materiale. Queste informazioni riducono al minimo gli errori e mantengono la precisione. Inoltre, se necessario, è possibile apportare modifiche prima della lavorazione. Pertanto, l'accuratezza di questo modello determina l'accuratezza del prodotto finale.
2- Conversione da CAD a CAM
Il software CAD si limita a preparare il modello di progetto. Tuttavia, questo modello di progetto non può essere utilizzato dagli strumenti. È qui che avviene la conversione del CAD in CAM. Il CAM (Computer-Aided Manufacturing) è un software che traduce il modello di progetto. Converte il modello grafico in codice G e codice M, leggibili dagli utensili.
Questo software fornisce le istruzioni agli strumenti per tagliare il pezzo. COME? Il software CAM crea il percorso utensile. Gli utensili di fresatura seguono questo percorso utensile, che garantisce la precisione e riduce al minimo gli scarti di materiale. Inoltre, questo software imposta anche la profondità di taglio, la velocità dell'utensile e l'avanzamento.
3- Configurazione della macchina CNC
Il terzo passo è l'impostazione delle macchine CNC. Queste macchine lavorano con le istruzioni del software CAM, quindi la loro impostazione manuale è fondamentale per una migliore efficienza. Nell'impostazione di una macchina CNC, è necessario considerare alcuni aspetti. Ad esempio, garantire il corretto allineamento delle macchine CNC e la loro capacità di muoversi su tutti gli assi X, Y e Z.
Inoltre, è necessario garantire il corretto serraggio del pezzo. Perché? Un leggero movimento può influenzare l'intera procedura di fresatura, compromettendo la precisione. È quindi necessario verificare il caricamento appropriato delle istruzioni CAM nel sistema di controllo della macchina. È inoltre fondamentale eseguire una prova a secco prima di impegnare il pezzo.
Assicura che tutti gli utensili seguano le istruzioni del percorso utensile. Infine, la selezione e l'impostazione degli utensili appropriati sono fondamentali. Ad esempio, se si deve forare il pezzo, è necessario installare gli utensili di foratura. Inoltre, per evitare la produzione di calore, è necessario fornire refrigeranti e lubrificanti prima di far funzionare tutti gli utensili. Infine, è necessario ricontrollare tutte le impostazioni e apportare le modifiche necessarie.
4- Esecuzione della lavorazione
Una volta regolati tutti gli utensili e le macchine, inizia il processo di lavorazione primaria. La lavorazione imprime l'esatto disegno del modello sul pezzo grezzo. Questo processo viene avviato dagli utensili CNC in funzione. Questi utensili decodificano le istruzioni fornite dal software CAM. Seguono le istruzioni e il percorso utensile e iniziano a lavorare il pezzo.
Tuttavia, la lavorazione può comprendere la foratura, la rettifica, il taglio o la fresatura. Il software CAD decide già la velocità degli utensili e la profondità dei tagli. Tuttavia, durante la lavorazione è fondamentale monitorare l'intero processo. Gli strumenti CNC avanzati sono dotati di sensori che avvisano se gli utensili si discostano dalle istruzioni.
5- Post-elaborazione e finitura
Il processo di lavorazione si limita a tagliare o forare il pezzo. I bordi taglienti sono ancora presenti sul pezzo. Questi spigoli possono essere dannosi e diminuire l'estetica del prodotto. La post-lavorazione e la finitura servono a rimuoverli. È possibile eseguire questo processo utilizzando diversi strumenti e tecniche.
Ad esempio, l'insaccatura a mano, la burattatura e gli abrasivi consentono di ottenere superfici delicate. Un altro processo di finitura comprende la lucidatura e la smerigliatura. La lucidatura consente di ottenere una superficie liscia e un aspetto a specchio. La smerigliatura, invece, rimuove gli spigoli vivi. Anche tecnologie come i trattamenti elettrochimici e termici conferiscono al prodotto un aspetto delicato.
Tipi di macchine per la lavorazione di precisione
La lavorazione di precisione è un processo versatile che utilizza vari tipi di macchine. Alcune di queste macchine hanno un design semplice, mentre altre utilizzano tecnologie avanzate. Conoscere tutte queste macchine è fondamentale prima di iniziare la lavorazione di precisione. In questa sezione vi fornirò una panoramica dettagliata di tutte queste macchine.
1- Fresatrici CNC
Le fresatrici CNC sono il tipo più avanzato di macchine per la lavorazione di precisione. La fresatura si riferisce al taglio e alla modellazione di materiali solidi. Queste macchine tagliano e modellano i materiali con maggiore precisione. Come? Queste macchine utilizzano diversi strumenti di taglio che lavorano con le istruzioni del computer.
Le istruzioni vengono fornite sotto forma di software CAD e CAM. Le fresatrici CNC decodificano queste istruzioni e operano in base ad esse. Questi strumenti avanzati hanno capacità multiasse. Ad esempio, il modello a 3 assi può tagliare il materiale su 3 assi (x, y, z). Il modello a 5 assi, invece, può modellare il materiale su 5 assi possibili.
Per questo motivo le fresatrici CNC sono molto apprezzate per la creazione di geometrie complesse. Inoltre, le fresatrici CNC possono eseguire diverse operazioni di fresatura. Ad esempio, sviluppano contorni, fori, scanalature e filettature. Ciò che mi piace di queste macchine è la facilità di gestione di diversi tipi di materiale. Per esempio, possono lavorare in modo efficiente plastica, legno e metalli.
2- Macchine di tornitura CNC
Anche queste macchine lavorano con le istruzioni del computer. Tuttavia, le forme create da queste macchine sono principalmente cilindriche. Utilizzano diversi utensili per tagliare il pezzo in rotazione. Vi spieghiamo in dettaglio il loro principio di funzionamento. Innanzitutto, il pezzo viene bloccato con un mandrino rotante.
Tutti gli utensili da taglio sono posizionati con precisione e si muovono con il pezzo. All'inizio della tornitura, gli utensili da taglio seguono il percorso predefinito e rimuovono il materiale dal pezzo. Di conseguenza, si ottiene una forma cilindrica. Tuttavia, la velocità e la forma del disegno sono predeterminate, quindi il prodotto ha un livello di precisione più elevato.
Si possono ottenere forme cilindriche e altre forme, come quelle coniche ed elicoidali. Dipende dai tipi di operazioni di tornitura. Queste operazioni comprendono la tornitura conica, la filettatura, la sfacciatura e l'alesatura. Le macchine di tornitura sono utilizzate nell'industria automobilistica, medica, petrolifera e del gas.
3- Torni CNC
Il principio di funzionamento del Tornio CNC è la stessa delle macchine menzionate in precedenza. Queste macchine sono automatizzate e funzionano con le istruzioni del computer. Il modello precedente era in grado di eseguire solo operazioni di tornitura e di muovere gli utensili lungo tre assi. Tuttavia, con l'avanzare della tecnologia, il loro design e le loro funzioni sono cambiati.
Oggi queste macchine sono in grado di eseguire diverse operazioni come la fresatura, la foratura e la maschiatura. Possono muoversi su più assi e creare disegni geometrici complessi. In queste macchine, il pezzo da lavorare è collegato al mandrino e ruota. Gli utensili da taglio CNC operano con le istruzioni del computer e rimuovono il materiale. La velocità e il percorso degli utensili sono predefiniti e privi di errori.
4- Macchine di foratura CNC
Le foratrici CNC sono specifiche per la creazione di fori nel pezzo da lavorare. Queste macchine lavorano anche con software CAM e CAD, creando fori precisi. Per questo motivo sono molto diffuse nell'industria automobilistica e aerospaziale. Tuttavia, sorge una domanda: come si creano i fori? Fondamentalmente, prima di forare, è necessario scegliere una punta specifica.
Le punte da trapano hanno dimensioni diverse e si adattano a diversi tipi di materiali. Dopo aver scelto la punta, questa viene collegata a un mandrino che si muove. Il pezzo in lavorazione rimane fermo durante l'intero processo. Gli strumenti di foratura rimuovono il materiale dal pezzo. Di conseguenza, si forma un foro di dimensioni specifiche. Tuttavia, le dimensioni e la profondità del foro sono già decise.
Con il progredire della tecnologia, anche il design di queste macchine perforatrici è cambiato. Il nuovo modello non si limita a creare fori, ma è in grado di alesare e maschiare. Inoltre, le macchine di foratura CNC all'avanguardia sono dotate di un sistema di cambio utensile. Questo sistema cambia automaticamente le punte di dimensioni diverse per i vari fori.
5- Macchine CNC multiasse
Le macchine multiasse sono la versione avanzata delle macchine CNC tradizionali. Il vecchio design poteva muovere gli utensili di fresatura solo su tre assi o direzioni. Tuttavia, le macchine CNC multiasse possono muovere gli utensili da taglio su 4, 5 e 6 assi. Queste macchine possono quindi creare progetti intricati, complessi e precisi su diversi materiali.
Nelle macchine a 4 assi, i tre assi sono x, y e z; l'asse aggiuntivo è l'asse A. Questo asse consente agli utensili da taglio di creare pezzi cilindrici. Nelle macchine CNC a 5 assi, due assi aggiuntivi sono A e C. Questi assi consentono all'utensile di tagliare il pezzo da cinque angolazioni. Infine, le macchine CNC a 6 assi hanno sei assi diversi. Questo è il modello più avanzato ed è presente nei sistemi robotici.
6- Lavorazione a scarica elettrica (EDM)
Queste macchine eseguono operazioni di fresatura utilizzando scintille elettriche. Vi spiego il loro funzionamento. L'utensile da taglio, che funge da catodo, e il pezzo da lavorare sono posti in un fluido dielettrico, con una piccola distanza tra loro. Quando viene applicata la tensione, si produce una scintilla elettrica con una temperatura che può raggiungere i 10.000°C.
Una temperatura così elevata fonde la porzione di pezzo da lavorare. La procedura continua fino ad ottenere la forma desiderata. Ci si può chiedere quale sia il ruolo del fluido dielettrico. Questo fluido lava i detriti, raffredda il pezzo da lavorare e funge da isolante in assenza di scintille.
Diversi tipi di macchine per elettroerosione sono specifici per diverse operazioni di fresatura. Ad esempio, le macchine per elettroerosione a tuffo creano cavità nel pezzo, come le matrici. Le macchine per elettroerosione a foratura creano fori di diverse dimensioni nel pezzo da lavorare. Le macchine per elettroerosione sono comunemente utilizzate nei settori medico, aerospaziale e della lavorazione dei metalli.
7- Macchine svizzere
Le macchine svizzere sono macchine avanzate e precise per creare disegni delicati. Sono nate in Svizzera per produrre orologi dal design intricato. In seguito, sono diventate popolari nella produzione di apparecchiature mediche e beni di lusso. Il loro metodo di lavoro spiega il loro livello di precisione. Vi spieghiamo come funzionano queste macchine.
Queste macchine sono dotate di un supporto a boccola di guida. Questo supporto sostiene il pezzo durante il taglio ed evita vibrazioni aggiuntive. Gli utensili da taglio sono posizionati assialmente e si muovono con il pezzo. Nella lavorazione svizzera, sia l'utensile che il pezzo si muovono insieme. Queste macchine sono dotate di modelli multiasse, per cui gli utensili da taglio possono muoversi su più assi.
Con queste macchine è possibile realizzare geometrie complesse. Un aspetto che mi piace di queste macchine è il sistema di alimentazione delle barre. Questo sistema alimenta continuamente le materie prime durante la lavorazione. Ciò significa che è possibile produrre un grande volume di prodotti in una sola volta. Queste macchine possono creare rapidamente progetti precisi, delicati e intricati.
8- Macchine per il taglio laser CNC
Come suggerisce il nome, queste macchine utilizzano una tecnologia laser avanzata per la lavorazione di precisione. Queste macchine utilizzano un sistema di controllo CNC ed eseguono diverse operazioni di lavorazione. Ma come fa il laser a generare e tagliare il materiale? In realtà, dipende dalla macchina di taglio laser che si utilizza per eseguire la lavorazione. Mi spiego meglio.
Esistono tre macchine per il taglio laser, ognuna delle quali produce laser in modo diverso. La prima è la macchina per il taglio laser a CO₂. Questa macchina crea un raggio laser utilizzando una miscela di gas CO₂, elio, azoto e idrogeno.
Il secondo tipo è costituito dalle macchine per il taglio laser in fibra. Queste macchine generano raggi laser facendo passare una luce potente attraverso un cavo in fibra ottica.
Infine, le macchine per il taglio laser a cristalli producono fasci laser utilizzando mezzi cristallini sintetici. Questi mezzi comprendono il granato di alluminio e ittrio drogato di neodimio (Nd: YAG). Per questo motivo questo tipo di macchine è chiamato anche macchine per il taglio laser YAG. Tutti i raggi laser si diffondono ovunque, quindi la lente li dirige.
Quando il raggio laser diretto colpisce il pezzo in lavorazione, questo si fonde. Il materiale fuso si vaporizza da solo, creando una forma specifica. Tuttavia, la forma e il design sono predefiniti dal software CAM e CAD. Pertanto, hanno una precisione eccellente. Le macchine per il taglio laser sono utilizzate nell'industria aerospaziale, elettronica e della segnaletica.
Vantaggi della lavorazione di precisione CNC
Avete un'idea dei progressi e delle applicazioni della lavorazione di precisione. Ma cosa rende la lavorazione CNC la spina dorsale della produzione high-tech? I suoi vantaggi rispondono a questa domanda. Vediamo quindi di seguito i vantaggi più comuni della lavorazione di precisione CNC.
1- Alta precisione
Con l'avanzare del mondo, tutti sono alla ricerca della perfezione. Un piccolo difetto è inaccettabile nell'era moderna. Pertanto, questo processo di lavorazione CNC offre un livello di precisione eccellente. Questo processo utilizza macchine che lavorano con istruzioni computerizzate. Il software CAD e CAM dirige questi strumenti per tagliare il materiale. Il prodotto finale è quindi del tutto privo di errori.
Inoltre, queste macchine mantengono la coerenza. Per creare disegni replicati, è sufficiente fornire le istruzioni una sola volta. I disegni identici, precisi e accurati, vengono creati in pochissimo tempo. Queste macchine consentono quindi di risparmiare tempo. Infine, le macchine CNC sono dotate di sensori di allarme. Questi sensori avvisano in caso di deviazione. In questo modo, l'accuratezza viene ulteriormente migliorata.
2- Tolleranza stretta
Prima di parlare di questo vantaggio, spieghiamo la tolleranza. La tolleranza è un termine utilizzato nelle industrie manifatturiere per indicare una deviazione accettabile. In parole povere, la tolleranza indica quanto un prodotto si discosta dal livello di perfezione. Si misura in micron o in pollici. La macchina CNC crea prodotti con tolleranze strette.
Ciò significa che questi prodotti presentano una deviazione minima dalle misure specificate. Una tolleranza ristretta indica che i prodotti si adattano con precisione e hanno un allineamento corretto. Il processo di lavorazione CNC fornisce ±0,001 pollici, un valore trascurabile. Per questo motivo la lavorazione CNC viene utilizzata nei settori che richiedono tolleranze strette.
3- Efficacia dei costi nel lungo periodo
Il processo di lavorazione di precisione CNC è inizialmente costoso. L'uso di una tecnologia avanzata giustifica il suo costo elevato. Tuttavia, a lungo termine, è economicamente vantaggioso. COME? Come sapete, queste macchine lavorano in modo automatico. Non c'è quindi bisogno di personale aggiuntivo, il che riduce i costi di manodopera.
Queste macchine consentono la ripetibilità, in modo da poter creare più copie in tempi rapidi. Di conseguenza,
il volume di produzione aumenta e i costi di produzione diminuiscono. Inoltre, queste macchine non lavorano manualmente, riducendo così gli sprechi di materiale. Infine, queste macchine possono eseguire più operazioni di fresatura contemporaneamente. Di conseguenza, il costo degli utensili supplementari è ridotto.
Applicazioni della lavorazione di precisione CNC
La lavorazione di precisione CNC domina il mondo con la sua tecnologia all'avanguardia. Dalla piccola alla grande industria, tutti i settori dipendono dalle macchine di precisione CNC. Il motivo è senza dubbio il loro eccellente livello di precisione. La sezione che segue analizza il modo in cui queste macchine ci servono in diversi campi.
1- Industria aerospaziale
L'industria aerospaziale non scende mai a compromessi con la precisione. Un piccolo errore porta a risultati gravi. Per questo motivo, il processo di lavorazione di precisione CNC garantisce tolleranze strette e un'elevata accuratezza. Queste macchine producono i componenti sensibili di aerei e veicoli spaziali. Queste parti includono motori di aerei, carrelli di atterraggio, pale di turbine, ecc.
2- Industria automobilistica
La preoccupazione principale dell'industria automobilistica è l'innovazione. L'obiettivo è lanciare modelli di veicoli complessi e moderni. Questi progetti sono possibili grazie alle macchine di precisione CNC. Come è noto, queste macchine utilizzano strumenti personalizzabili per ottenere vari progetti complessi. La lavorazione CNC crea i motori, i telai e le teste dei cilindri dei veicoli.
3- Difesa e militare
Le macchine di precisione CNC svolgono un ruolo fondamentale nell'industria militare e della difesa. Ad esempio, queste macchine producono armi da fuoco, missili, carri armati e droni. Inoltre, nell'elettronica della difesa è richiesto un livello di precisione più elevato. Per questo motivo, il processo delle macchine CNC è utile per i radar e i sistemi di guida.
4- Produzione di utensili e stampi
Diversi settori della produzione di utensili e stampi utilizzano macchine CNC per ottenere risultati precisi. Ad esempio, gli stampi personalizzati utilizzati nello stampaggio a iniezione richiedono un'elevata precisione per ottenere risultati migliori. Queste macchine creano progetti di stampi complessi. Inoltre, gli stampi utilizzati nelle operazioni di fresatura sono prodotti con macchine di precisione CNC.
5- Gioielleria e orologeria
Come sapete, i gioielli e gli orologi sono realizzati con i disegni più complessi e intricati. Le macchine semplici non possono creare disegni così delicati e precisi. Un leggero disallineamento nel design può sminuire l'estetica dell'intero progetto. Le macchine CNC sono utilizzate a questo scopo. Ad esempio, le macchine CNC svizzere sono le più utilizzate per realizzare orologi e gioielli.
Domande frequenti
Cosa sono i componenti di precisione delle macchine?
I componenti delle macchine di precisione sono strumenti che modellano e creano materiali diversi. Sono realizzati con materiali robusti per gestire vari tipi di materiali dei pezzi. Inoltre, sono prodotti con tolleranze strette per garantire risultati precisi e accurati.
Perché la lavorazione di precisione CNC è migliore?
Nella lavorazione di precisione CNC, gli utensili da taglio funzionano con le istruzioni del computer. Tali istruzioni vengono fornite utilizzando software CAD e CAM. Pertanto, i prodotti ottenuti con la lavorazione CNC sono altamente precisi.
Qual è il ruolo di un macchinista nella lavorazione di precisione?
Nella lavorazione di precisione, i macchinisti svolgono le seguenti mansioni
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Controllare l'usura dell'utensile
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Assicurarsi che gli strumenti funzionino correttamente
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Apportare le modifiche necessarie
Conclusione
La lavorazione di precisione è il processo di creazione di disegni intricati su diversi materiali. In questo articolo completo, ho discusso in modo approfondito questa procedura. Ad esempio, questa procedura utilizza diversi strumenti. Questi strumenti includono macchine CNC, torni, swiss, macchine multiasse e così via.
Le macchine CNC utilizzano una tecnologia avanzata. Lavorano con le istruzioni del computer e creano forme e progetti precisi. Il processo di lavorazione di precisione è il cuore di tutte le industrie. È molto diffuso nell'industria aerospaziale, metallurgica, automobilistica ed elettronica.