Diversi tipi di macchine CNC: Guida dettagliata
Le macchine CNC sono macchine programmabili che costituiscono una parte importante della lavorazione moderna. Aiutano diverse industrie a produrre pezzi precisi e complessi.
In questo articolo scopriremo la definizione di macchine CNC, i loro componenti di base, i diversi tipi di macchine CNC e come scegliere la macchina più adatta. Continuiamo a leggere.
Che cos'è una macchina CNC?
Una macchina CNC (Computer Numerical Control) è una macchina che utilizza un computer per controllare gli strumenti per tagliare, modellare e formare i materiali. Le macchine CNC lavorano con diversi materiali, tra cui metalli, plastica, legno e materiali compositi.
Invece di azionare manualmente la macchina, si inserisce il progetto in un programma informatico. La macchina segue quindi le istruzioni con grande precisione e accuratezza per la produzione di pezzi complessi e di precisione, in piccoli e grandi lotti.
Parti di base di un sistema di macchine CNC
Una macchina CNC ha diverse parti fondamentali che la aiutano a funzionare. Ecco una semplice ripartizione:
- Unità disco, dispositivi dati speciali, tastiere e computer per l'inserimento e il recupero delle informazioni.
- Ethernet, HSSB (porta dati ad alta velocità), LAN, RS 232C e altre connessioni di rete.
- Albero di trasmissione del magazzino utensili, piano di lavoro, robot di carico/scarico.
- Servocomando e motore di alimentazione per un movimento preciso.
- Motore e azionamento del mandrino per la rotazione dell'utensile da taglio o del pezzo.
- Unità di controllo CNC per l'interpretazione e l'esecuzione dei comandi.
- Controllore PMC che gestisce le attività automatizzate e la logica della macchina.
- Sistema di feedback e di misurazione della posizione per garantire la precisione.
- Unità di controllo del quadro elettrico per la gestione dei segnali elettrici e dell'alimentazione.
12 tipi principali di macchine CNC
Esistono molti tipi diversi di macchine CNC e ognuno è progettato per compiti diversi. Ecco i tipi più comuni e le loro funzioni:
1.Fresatrice CNC
Le fresatrici CNC utilizzano utensili da taglio ad alta velocità per rimuovere il materiale dai pezzi in lavorazione, di solito lavorando pezzi piatti e a forma di blocco per dar loro una forma precisa. Gli utensili utilizzati sono di vario tipo, come frese, punte e maschi.
Le dimensioni dell'oggetto su cui si può lavorare dipendono dalla struttura della macchina e dalla distanza percorribile dagli utensili da taglio. La lavorazione multiasse presenta vantaggi unici nella produzione di pezzi multidimensionali, asimmetrici e di forma complessa. La fresatura CNC è adatta alla lavorazione di alluminio, acciaio, materiali compositi e altri materiali.
2. Macchina per tornio CNC
Un tornio CNC lavora facendo ruotare il materiale mentre gli utensili da taglio lo modellano. È ideale per realizzare pezzi simmetrici.
Per il suo funzionamento, Torni CNC sono utilizzati principalmente per il taglio di superfici cilindriche interne ed esterne di parti di alberi o dischi, superfici coniche interne ed esterne di angoli conici arbitrari, superfici curve interne ed esterne rotanti complesse e filettature cilindriche e coniche; possono inoltre eseguire scanalature e forature, zigrinatura, alesatura e noioso.
3. Macchina di foratura CNC
Una perforatrice è una macchina che utilizza una punta per praticare fori in un pezzo. Per praticare fori passanti o ciechi, utilizza un utensile speciale chiamato punta. Se dotata di ulteriori strumenti specializzati, può anche eseguire operazioni come svasatura, alesatura o maschiatura, rendendola molto adatta per il fissaggio di viti, la decorazione o l'assemblaggio.
In base alla struttura del pezzo e al lotto di produzione, le perforatrici possono essere suddivise in perforatrici da banco, perforatrici verticali, perforatrici radiali, ecc. Tuttavia, hanno un limite: faticano a realizzare fori molto profondi o grandi senza punte speciali.
4. Rettificatrice CNC
Una rettificatrice CNC leviga, lucida o rifinisce un pezzo utilizzando una mola fatta di materiali come ceramica o diamanti.
Le mole diamantate forniscono la migliore finitura. Tuttavia, la smerigliatura è un processo lento, quindi questa macchina viene utilizzata soprattutto per gli ultimi ritocchi piuttosto che per rimuovere grandi quantità di materiale.
5. Macchina da taglio laser CNC
La macchina di taglio laser CNC è un'apparecchiatura di lavorazione termica senza contatto che non richiede il contatto diretto con il pezzo. Taglia i materiali utilizzando un raggio laser ad alta potenza, indipendentemente dalla loro conduttività.
È adatto al taglio ad alta velocità di metalli come alluminio, acciaio inossidabile e acciaio legato. Inoltre, lo spessore massimo di taglio è di 2,75 pollici.
6. Macchina per il taglio al plasma CNC
Una taglierina al plasma CNC utilizza un arco elettrico per creare un getto di plasma ad alta temperatura che taglia il metallo.
Ma poiché fonde il materiale durante il taglio, può lasciare zone termicamente alterate che modificano la finitura superficiale. Inoltre, funziona solo su materiali conduttivi come il metallo.
7. Macchina da taglio a getto d'acqua CNC
Questa macchina taglia i materiali utilizzando un getto d'acqua ad alta pressione. È molto versatile e può tagliare quasi tutto, compresi gomma, vetro, pietra e metallo.
È più lenta di altre macchine da taglio, soprattutto quando si eseguono tagli curvi o forme dettagliate.
8. EDM (macchina a scarica elettrica)
L'elettroerosione rimuove il materiale utilizzando scintille elettriche. È simile a una fresa al plasma, ma lavora senza toccare il materiale, quindi è ideale per tagliare metalli duri.
Inoltre, funziona solo su materiali conduttivi, quindi non può essere utilizzato su legno, plastica o ceramica.
9. Macchina per fresatura CNC
Un router CNC taglia forme e modelli in materiali piatti. Può essere piuttosto rumoroso a causa delle varie parti in movimento.
10. Macchina CNC multiasse
A differenza delle normali macchine CNC che si muovono in due o tre direzioni, una macchina CNC multiasse può muoversi in quattro o più direzioni.
Può creare pezzi altamente precisi e complessi, ma queste macchine sono difficili da utilizzare e richiedono competenze professionali.
11. Stampante 3D
Una stampante 3D costruisce oggetti strato per strato utilizzando un file digitale. A differenza delle macchine CNC che rimuovono il materiale, la stampa 3D è un processo additivo, cioè aggiunge materiale per creare una forma.
La stampa 3D è costosa e lenta, quindi è meno pratica per la produzione su larga scala.
12. Cambio utensili automatico (ATC) CNC
Questa macchina cambia automaticamente gli utensili da taglio durante la lavorazione. Contribuisce ad accelerare la produzione e a ridurre i tempi di fermo.
Il cambio degli utensili avviene per due motivi principali: la sostituzione degli utensili usurati o la sostituzione dell'utensile sbagliato con quello giusto.
Tipi di macchine CNC in base al numero di assi
Le macchine CNC sono classificate anche in base al numero di assi che possono muovere. Più assi ha una macchina, più forme complesse può creare. Di seguito ne parliamo.
Macchina CNC a 2 assi
- La macchina CNC più semplice.
- Si muove in due direzioni: su e giù (asse X) e da un lato all'altro (asse Y).
- Ottimo per semplici tagli in linea retta, per praticare fori e per lavorare su una sola superficie alla volta.
Macchina CNC a 3 assi
- Il tipo più comune.
- Si muove in tre direzioni: X, Y e Z (profondità).
- Può lavorare su tutti e sei i lati di un blocco, ma deve essere riposizionato.
Macchina CNC a 4 assi
- Funziona come una macchina a 3 assi, ma aggiunge un asse di rotazione (asse A).
- Consente la rotazione dell'utensile da taglio o del pezzo.
- Utile per tagli curvi e oggetti rotondi
Macchina CNC a 5 assi
- Aggiunge un altro movimento di rotazione (asse C) per l'inclinazione dell'utensile.
- Può lavorare 5 lati di un pezzo in una volta sola senza riposizionamenti
Macchina CNC a 6 assi
- Aggiungere un terzo asse di rotazione (asse B) all'utensile da taglio o al pezzo.
- Può creare superfici molto lisce e forme complesse
Macchina CNC a 7 assi
- Dispone di 3 assi di movimento (X, Y, Z), 3 assi di rotazione (A, B, C) e una rotazione supplementare per il braccio dell'utensile (asse E).
Macchina CNC a 9 assi
- Combina una fresatrice a 5 assi e un tornio a 4 assi.
- Può lavorare sia sull'esterno che sull'interno di un pezzo in un'unica configurazione
Macchina CNC a 12 assi
- Il tipo più avanzato, con due teste di taglio che si muovono nelle 6 direzioni (X, Y, Z, A, B e C).
- Aumenta la precisione e raddoppia la velocità di produzione.
- Utilizzato per la produzione di alta precisione e su larga scala.
Tipi di macchine CNC basate sulla traccia mobile
Le macchine CNC possono essere classificate anche in base al modo in cui si muovono, ad esempio come segue:
Controllo del punto
In questo sistema, la macchina si sposta da un punto all'altro senza eseguire alcuna lavorazione intermedia.
È la scelta più conveniente se non è necessario un movimento continuo. Questo sistema viene utilizzato per attività come la foratura, la maschiatura, la saldatura a punti e il posizionamento.
Controllo lineare
Questo sistema non solo si sposta da un punto all'altro, ma controlla anche la velocità e il percorso del movimento. Garantisce un movimento rettilineo e leggero lungo un asse parallelo. È utile per semplici operazioni di fresatura e rettifica.
Controllo del contorno
In questo caso, la macchina si muove agevolmente lungo un percorso programmato e allo stesso tempo taglia. Può controllare più assi insieme, quindi è ideale per la lavorazione di curve e superfici complesse.
Questo sistema è presente nelle smerigliatrici, nelle fresatrici e nei torni CNC.
Tipi di macchine CNC in base al sistema di controllo
Le macchine CNC possono essere classificate anche in base al loro sistema di controllo. Ecco i tre tipi:
Sistema di controllo ad anello aperto
Questo sistema non dispone di un meccanismo di feedback per verificare l'accuratezza del movimento. Il dispositivo CNC invia un segnale in una direzione, che muove la macchina utilizzando un motore passo-passo.
È a basso costo e semplice da usare, ma meno preciso e stabile.
Sistema di controllo a semi-anello
Questo sistema utilizza un sensore sull'albero del motore o sulla vite a sfera per misurare il movimento. Confronta il movimento misurato con la posizione prevista e si regola di conseguenza.
Ha una buona precisione e stabilità a un costo moderato.
Sistema di controllo ad anello chiuso
Questo sistema utilizza sensori per misurare la posizione effettiva delle parti mobili della macchina e si regola continuamente per adattarsi ai valori programmati.
Ha una precisione e una stabilità molto elevate, ma è più complesso e difficile da controllare.
Come scegliere il miglior tipo di macchina CNC?
La scelta della migliore macchina CNC per la vostra azienda dipende da molti fattori. Ecco alcuni elementi importanti da considerare prima di scegliere una macchina CNC:
Tipo di attività
Le dimensioni e le esigenze dell'azienda restringono le opzioni. Se gestite una piccola officina CNC, potreste aver bisogno solo di pochi elementi di base. Fresatrici CNC.
Ma se gestite una grande azienda manifatturiera, potreste aver bisogno di macchine più grandi e multifunzione per gestire una produzione elevata.
Disponibilità di ricambi
Come ogni macchina, anche una macchina CNC può rompersi nel tempo. Prima dell'acquisto, assicuratevi che i pezzi di ricambio siano facili da trovare e che il vostro team sia in grado di riparare la macchina quando necessario.
L'accesso rapido ai pezzi ridurrà i tempi di inattività e farà ripartire più rapidamente la produzione.
Requisiti del prodotto
Per i pezzi semplici è sufficiente un tornio CNC o una fresatrice a 3 assi. Ma per progetti più complessi, una Macchina CNC a 5 assi possono completare i pezzi in un'unica configurazione per risparmiare tempo e costi.
Alcuni settori richiedono anche macchine CNC specializzate. Ad esempio, un tornio svizzero è il migliore per produrre migliaia di pezzi cilindrici piccoli e dettagliati.
Requisiti di alimentazione
Le macchine CNC consumano molta energia. Spesso hanno bisogno di un'alimentazione trifase per funzionare in modo efficiente. Prima di procedere all'acquisto, verificate che la vostra struttura disponga di energia sufficiente.
Anche se la configurazione attuale funziona bene, l'aggiunta di una nuova macchina CNC potrebbe portare il consumo di energia oltre la capacità dell'edificio.
Tipo di materiale
Se si tagliano metalli duri come il titanio o l'acciaio inossidabile, è necessaria una macchina robusta in grado di mantenere la precisione. Per materiali più morbidi come l'acciaio dolce o la plastica, può essere sufficiente una macchina meno potente.
DEK - Servizi di lavorazione CNC ad alta precisione
Acquistare una macchina CNC è una decisione importante perché il costo può essere elevato. Se l'acquisto di una macchina non è l'opzione migliore per voi, considerate l'outsourcing delle vostre esigenze di lavorazione CNC.
In DEK disponiamo di un'ampia gamma di macchine CNC, dalla configurazione più semplice alle macchine multiasse più avanzate. I nostri tecnici esperti sono in grado di gestire progetti di qualsiasi complessità.
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Conclusione
Ora che conoscete i diversi tipi di macchine CNC, potete scegliere quella giusta per le vostre esigenze. Con la macchina CNC giusta, è possibile migliorare l'efficienza e la qualità del prodotto, risparmiando costi e tempo.
