Che cos'è la fresatura CNC e come funziona?

Che cos'è la fresatura CNC?

La fresatura consiste nel rimuovere una parte da un materiale per ottenere una forma diversa. Le macchine utilizzate a questo scopo sono chiamate fresatrici. Le vecchie macchine classiche non avevano un sistema computerizzato, quindi mancavano di accuratezza e precisione.

La macchina moderna utilizza un software basato su computer per il suo funzionamento. Tali macchine sono note come Fresatrici CNC. CNC è l'abbreviazione di "Computer Numerical Control". Le istruzioni programmate vengono trasmesse alla macchina. Di conseguenza, la macchina segue le istruzioni e taglia il pezzo.

Le istruzioni programmate sono di solito sotto forma di codici M e G. Entrambi variano l'uno dall'altro e hanno funzioni diverse. La macchina tiene fermo il pezzo da lavorare. Le frese rotanti si muovono e tagliano il materiale secondo le istruzioni programmate.

Poiché il software computerizzato controlla la macchina, i produttori ottengono una precisione di 100%. La prima macchina CNC è stata inventata nel 1952. Da allora, abbiamo assistito a progressi nel campo dei CNC. Oggi sono disponibili macchine con una versatilità di prim'ordine. Per i compiti più semplici, si utilizzano macchine CNC a tre assi.

Per i lavori più complessi si utilizzano macchine con cinque o addirittura sette assi di movimento. Gli utensili da taglio si muovono su questi assi secondo le istruzioni del software. Grazie a questo movimento, le macchine CNC possono realizzare disegni e forme intricate nei pezzi. Per questo motivo sono molto diffuse e utilizzate.

Come funzionano le fresatrici CNC?

Come tutti sanno, le macchine CNC tengono principalmente il pezzo da lavorare e le frese rotanti lo tagliano. Tuttavia, il funzionamento effettivo di queste macchine è più complesso. Il loro meccanismo prevede diverse fasi. La sezione che segue illustra le fasi che rendono le macchine CNC così precise.

Fase 1: creazione del modello CAD

In primo luogo, gli ingegneri creano modelli CAD (Computer-Assisted Design) in 2D. Sono disponibili diversi software per la creazione di tali modelli. Autodesk Fusion 360 è il più famoso e affidabile. Il progetto viene realizzato in base alla forma richiesta del pezzo.

Il processo di realizzazione del modello è fondamentale. Piccoli errori costeranno tempo e denaro. Se il modello CAD è imperfetto, si otterrà la forma sbagliata. Le aziende affermate assumono progettisti di modelli CAD specializzati. Questi li aiutano a creare il modello del pezzo che desiderano dalla macchina.

Fase 2: Creazione di istruzioni con CAM

Una volta che il modello CAD è pronto, viene sottoposto al software CAM. Questo CAM (computer-aided manufacturing) crea istruzioni dal modello fornito. Queste istruzioni sono 100% precise e rispettano la forma e il design dei modelli.

Le istruzioni create dal CAM impartiscono diversi comandi alla macchina per ottenere la forma o il design del pezzo richiesto. Tali istruzioni forniscono le seguenti informazioni:

• Quale macchina per la velocità dovrebbe funzionare?
• Quale tipo di utensili da taglio utilizzare?
• Su quali assi e in quale direzione deve muoversi un utensile da taglio?

La funzionalità del CAM è fondamentale. Queste istruzioni vengono poi inserite nel computer della macchina. Gli utensili da taglio e gli altri componenti agiscono in armonia. Eseguono il compito seguendo le informazioni fornite.

Fase 3: impostazione della macchina di fresatura CNC

L'operatore della macchina invia le istruzioni pre-programmate alla fresatrice CNC. Ricordiamo che questa macchina è costituita da un computer. Il pezzo in lavorazione viene regolato sul basamento della macchina. L'operatore controlla anche le dimensioni del materiale da lavorare. È importante assicurarsi che il pezzo in lavorazione abbia le dimensioni corrette.

Se le dimensioni del pezzo non sono corrette, la fresa non sarà in grado di tagliare secondo i comandi del software. Anche il posizionamento del pezzo è fondamentale. Deve trovarsi sotto gli utensili di taglio rotanti. Tutti questi piccoli aspetti vengono controllati durante l'impostazione della macchina.

Fase 4: Esecuzione del programma attraverso la macchina

Una volta completata l'impostazione della macchina, è il momento di avviare il processo di taglio vero e proprio. L'operatore esegue il programma. La fresa si muove e taglia il pezzo con precisione. Questa è la fase finale: si ottiene un pezzo preciso 100%.

La macchina si adatta alla forma e al design del modello realizzato nella prima fase. Il software del computer controlla l'intero processo. Tuttavia, l'operatore della macchina è ancora necessario per eseguire i programmi. Tuttavia, le fresatrici manuali richiedono molti lavoratori rispetto alla fresatura CNC.

Informazioni rapide: La fresatrice CNC lavora su diversi materiali. Tra questi, vetro, legno, metallo e altri ancora. La precisione della macchina non varia a prescindere dal materiale utilizzato come pezzo da lavorare. Ecco perché la fresatura CNC è considerata più affidabile di altri tipi di fresatura.

Componenti della fresatrice CNC

Queste macchine non sono semplici. Più componenti lavorano insieme. Qualsiasi malfunzionamento di una parte influisce sul funzionamento dell'intera macchina. Pertanto, la comprensione di questi componenti è fondamentale. Ecco l'elenco dei componenti delle fresatrici CNC:

• Mandrino: Utilizzato per ruotare gli utensili da taglio
• Portautensili: Tenere in posizione l'utensile da taglio
• Tavolo da lavoro: Mantiene il pezzo in posizione
• Serbatoio del refrigerante: Immagazzina il refrigerante per il raffreddamento dell'utensile da taglio
• Letto macchina: Contiene i componenti di una macchina
• Componenti dell'unità: Fa girare i motori; aiuta a spostare le parti con precisione 

Tutte queste parti sono ugualmente importanti. Tuttavia, il piano di lavoro e gli utensili da taglio sono parti integranti della fresatura. Il pezzo rimane fermo sul tavolo. Gli utensili da taglio ruotano e tagliano secondo i comandi del software.

Tipi di fresatrici CNC

Ci sono diversi tipi di fresatrici CNC. Ciascuna di esse varia in termini di prestazioni, velocità e prezzo. Le aziende affermate preferiscono utilizzare fresatrici di fascia alta. Il motivo è che offrono prestazioni migliori senza richiedere una manutenzione regolare.

I piccoli produttori considerano il budget un fattore decisionale. Pertanto, scelgono macchine che funzionano bene e non costano troppo. Nella sezione che segue verranno analizzati i diversi tipi di fresatrici CNC. Quindi, andiamo a fondo!

1 - Fresatrice verticale CNC

Queste macchine CNC hanno i mandrini orientati verticalmente. Pertanto, le frese si muovono su e giù con facilità.

Diverso macchine CNC verticali sono disponibili e variano per quanto riguarda gli assi di movimento. Le fresatrici verticali di base, adatte ai principianti, si muovono sugli assi X, Y e Z.

Tuttavia, alcune moderne fresatrici CNC ad alta verticalità possono muoversi su 5 assi. Sono più compatte di altri tipi di fresatrici CNC.

Il motivo è che il fuso è collegato verticalmente. Quindi non occupa spazio. Queste macchine utilizzano sistemi computerizzati, quindi non hanno problemi di precisione.

2 - Fresatrice orizzontale CNC

Queste fresatrici CNC sono opposte alle fresatrici verticali. Hanno un mandrino orientato orizzontalmente.

Il pezzo rimane fermo sul piano di lavoro. Questi macchine CNC orizzontali sono generalmente utilizzati per la produzione di forme complesse.

La capacità di lavorare con materiali pesanti contraddistingue queste macchine. Come già detto, i mandrini di queste macchine sono laterali. Pertanto, occupano più spazio.

Questo è uno dei motivi per cui sono considerate adatte ai produttori più grandi. Tuttavia, sono più rigide delle fresatrici CNC verticali. Scoprire il confronto definitivo tra le due macchine.

3 - Fresatrice CNC a torretta

Queste macchine sono uniche e diverse dagli altri tipi. Il motivo è che i loro utensili da taglio non si muovono durante il taglio.

Invece, il piano di lavoro, con un pezzo, si sposta verso gli utensili fissi. La loro compatibilità con diversi tipi di materiale li rende popolari.

Possono lavorare su qualsiasi materiale. Ad esempio, metalli, plastiche e materiali compositi. Inoltre, il loro utilizzo è comune nella produzione di diversi utensili di piccole dimensioni.

Tra questi vi sono punte, brocce, maschi e così via. Costano meno delle fresatrici CNC orizzontali.

4 - Fresatrici da banco CNC

Come suggerisce il nome, hanno un grande letto che contiene il pezzo da lavorare. La fresa si muove intorno al materiale per modellarlo secondo le istruzioni.

Ci si potrebbe chiedere come sia orientato il mandrino. Queste macchine sono versatili in termini di orientamento del mandrino.

Alcune macchine da banco CNC sono dotate di mandrini orizzontali. In genere sono più costose. Alcune di queste macchine sono disponibili anche con mandrini verticali.

Tuttavia, i produttori di solito preferiscono macchine con orientamento del mandrino orizzontale.

Poiché occupano più spazio, offrono stabilità durante il processo di taglio. Il loro lavoro e la loro precisione sono eccellenti. Ciò è dovuto al fatto che si affidano al CNC.

Molte industrie, tra cui quella aerospaziale e automobilistica, utilizzano queste macchine.

Vantaggi e svantaggi delle fresatrici CNC

Le fresatrici CNC offrono molti vantaggi. Il produttore preferisce utilizzarle per la loro rapidità di esecuzione.

Tuttavia, tutto ciò che viene prodotto su questa terra ha sia pro che contro.

Lo stesso vale per le fresatrici CNC. Nella sezione che segue verranno analizzati alcuni aspetti positivi e negativi di queste fresatrici computerizzate.

Vantaggi

• Precisione e accuratezza: Le fresatrici a controllo numerico seguono le istruzioni del computer. Pertanto, raggiungono una precisione ideale di 100%. Il loro risultato è esattamente simile ai modelli CAD perfetti realizzati dagli ingegneri. Le possibilità di errore sono trascurabili in queste macchine.
• Tempi rapidi: Per le aziende più grandi è importante rispettare le scadenze. Per questo motivo, utilizzano le macchine CNC per produrre pezzi in pochi minuti. Le macchine manuali richiedono molto tempo. Al contrario, una volta che il modello è pronto, la macchina CNC crea i pezzi rapidamente. In questo modo, aiuta le aziende di grandi dimensioni a rispettare le scadenze in modo efficace.
• No Lavoro estensivo: A differenza della fresatura manuale, le fresatrici CNC non richiedono un gran numero di addetti. Al contrario, poche persone sono più che sufficienti per far funzionare queste macchine. In questo modo, i produttori non devono assumere troppi operai.
• Automazione: Come già detto, le fresatrici CNC si basano su sistemi computerizzati. Il programma software controlla il loro lavoro. Per migliorare l'efficienza di queste macchine è necessaria una maggiore automazione. Indipendentemente dalla complessità dei pezzi da realizzare, queste macchine possono facilmente soddisfare le vostre aspettative. 
• Maggiore sicurezza: Le fresatrici manuali sono azionate da operai. Pertanto, anche le probabilità di infortuni sul lavoro sono elevate. Tuttavia, questo non è il caso delle macchine CNC. Ciò è dovuto al coinvolgimento di un sistema computerizzato. L'operatore rimane lontano e controlla la macchina tramite computer. In questo modo si evita che i lavoratori si avvicinino alla macchina quando questa è in funzione.

Svantaggi

• Costo iniziale di installazione: Le fresatrici CNC sono costose. Le piccole imprese devono investire seriamente nella loro installazione. Anche la manutenzione aggiunge costi. Tenete presente che queste macchine utilizzano sistemi complessi. Pertanto, anche la loro riparazione è un processo complesso e richiede meccanici specializzati.
• Requisiti di abilità: Le fresatrici CNC sono complesse e il loro lavoro non è semplice. Pertanto, richiedono operatori esperti e con le competenze adeguate. Chi non ha conoscenze preliminari non è in grado di far funzionare queste macchine. È consigliabile che gli operatori abbiano esperienza con le macchine CNC.

Nonostante gli inconvenienti, le fresatrici CNC sono ben accettate dai produttori.

Grazie alla loro precisione, flessibilità e versatilità. Il loro costo iniziale può rappresentare una barriera per i nuovi produttori.

Tuttavia, queste macchine sono vantaggiose nel lungo periodo.

Domande frequenti

D1: Che cosa significa CNC?

CNC è l'acronimo di "Computer Numerical Control". Si usa con le fresatrici che sono controllate da un software programmato. Scoprite la guida definitiva a Macchine CNC.

D2: A cosa serve una fresatrice CNC?

Queste macchine sono utilizzate per tagliare e modellare il materiale. I produttori le utilizzano per produrre pezzi per diversi veicoli. Offrono un design e una forma precisi nel processo di produzione. Il tutto grazie all'integrazione con sistemi automatizzati.

D3: Le fresatrici CNC valgono la pena?

Queste macchine valgono la pena per la loro precisione e la rapidità di esecuzione. Il loro utilizzo si è evoluto in molti settori, tra cui quello automobilistico e aerospaziale. I compiti che prima venivano svolti in giorni ora vengono completati in pochi minuti. Tutto questo grazie alle fresatrici CNC.

D4: Qual è la differenza tra fresatura e tornitura CNC?

La fresatura e la tornitura CNC differiscono in termini di funzionamento. Nella fresatura, il pezzo rimane fermo mentre gli utensili da taglio si muovono. Nella tornitura CNC, il pezzo ruota al posto degli utensili da taglio. La rotazione del pezzo consente alla fresa di modellare il materiale.

D5: Tornio CNC a 3 o 5 assi: Come si differenziano?

In un tornio a 3 assi, l'utensile si muove su tre assi (X, Y e Z). In una macchina a 5 assi, invece, l'utensile si muove su cinque assi. In questo modo l'utensile da taglio ha maggiore libertà e indipendenza per tagliare il materiale in modo più efficace. Vedi altre differenze.

Conclusione

Senza dubbio, le fresatrici CNC hanno evoluto il processo di produzione. Molte industrie ora utilizzano queste macchine per ottenere una migliore precisione in minor tempo. Non sarebbe sbagliato dire che la loro usabilità e adattabilità stanno diventando sempre più famose.

Ci sono alcuni inconvenienti, ma di solito vengono ignorati. In questa guida abbiamo esplorato tutto ciò che riguarda la macchina CNC e il suo funzionamento. Se sia meglio utilizzare una fresatrice CNC o manuale è più chiaro per voi. Analizzate i pro e i contro di entrambe e prendete una decisione saggia.