Tutto quello che c'è da sapere su Macchina di tornitura CNC

Un tornio CNC, noto anche come tornio CNC, è uno strumento di lavorazione di precisione che fa ruotare un pezzo sul proprio asse mentre lo taglia o lo modella con utensili da taglio fissi.

CNC significa che l'operatore immette i comandi nella macchina attraverso il computer per il funzionamento automatico.

Sebbene i torni e le frese manuali esistano fin dai tempi dell'Antico Egitto, non sono in grado di fornire il livello di precisione ottenibile con i moderni torni CNC.

Come funziona la macchina di tornitura CNC?

La tornitura CNC è un processo di lavorazione sottrattiva che utilizza i principi di un tornio per modellare pezzi cilindrici.

Ecco una panoramica di base sul funzionamento di un tornio CNC:

Progettazione e programmazione

In primo luogo, il progetto del pezzo viene creato con un software CAD (Computer-Aided Design).

Il progetto CAD viene quindi tradotto in un programma CNC utilizzando il software CAM (Computer-Aided Manufacturing).

Il programma CNC contiene le istruzioni per la macchina su come muovere e azionare gli utensili da taglio.

Impostazione del pezzo

Il materiale grezzo, noto come pezzo da lavorare, è montato su un mandrino. Il mandrino tiene saldamente in posizione il pezzo e ne consente la rotazione.

Impostazione dello strumento

Gli utensili da taglio vengono selezionati in base ai requisiti di progettazione e montati sulla torretta portautensili.

La torretta portautensili può contenere più utensili, consentendo di eseguire operazioni diverse senza dover cambiare gli utensili manualmente.

Inizializzazione della macchina

L'operatore carica il programma CNC nel computer della macchina.

Il programma include informazioni su percorsi utensile, velocità di taglio, avanzamenti e altri parametri.

Rotazione del pezzo

Il mandrino ruota il pezzo in lavorazione a una velocità controllata. La rotazione è sincronizzata con il movimento dell'utensile da taglio.

Movimento dell'utensile

Il controllore CNC invia segnali ai motori che controllano il movimento dell'utensile lungo i percorsi programmati. L'utensile può muoversi sia in direzione radiale che assiale.

Operazione di taglio

Mentre il pezzo ruota, l'utensile da taglio si impegna con il materiale, rimuovendo il materiale in eccesso per modellare il pezzo secondo il progetto programmato.

Refrigerante e lubrificazione

Liquido di raffreddamento è spesso utilizzato per raffreddare l'area di taglio e rimuovere i trucioli dal pezzo. L'utensile da taglio può essere lubrificato per ridurre l'attrito e il calore.

Monitoraggio e controllo qualità

Si possono utilizzare sensori e sistemi di monitoraggio per controllare le dimensioni e la qualità del pezzo lavorato durante il processo.

Se vengono rilevate delle deviazioni, è possibile effettuare automaticamente delle regolazioni.

Operazioni di finitura

A seconda del progetto e dei requisiti, il tornio CNC può eseguire operazioni aggiuntive come filettatura, sfacciatura, scanalatura o altri processi di finitura.

Scarico del pezzo finito

Una volta completato il processo di lavorazione, il pezzo finito viene rimosso dalla macchina.

Quali sono i principali componenti della macchina di tornitura CNC?

Un tornio CNC comprende diversi componenti chiave che contribuiscono alla sua precisione e alle sue prestazioni, tra cui macchinari importanti come la fantina, la contropunta, il mandrino, il carrello, gli utensili da taglio e le torrette portautensili.

Testata

La fantina di un tornio CNC è come il motore, responsabile della rotazione sicura del pezzo.

Comprende componenti essenziali come il mandrino, gli ingranaggi, gli alberi, i cuscinetti e i meccanismi di controllo.

Questa parte facilita le operazioni di tornitura come filettatura, foratura e smussatura. La fantina ospita e fissa gli utensili da taglio, consentendo tagli complessi accurati e ripetibili su superfici cilindriche.

Contropunta

La contropunta offre supporto e stabilità ai pezzi durante la tornitura. Si collega al basamento della macchina, mantenendo il pezzo fermo e parallelo all'asse della macchina.

Questo utensile fondamentale migliora la precisione di lavorazione grazie al cannotto e ai mandrini della contropunta, mantenendo un contatto stabile tra l'utensile e il materiale.

Mandrino

Il mandrino applica coppia, velocità e precisione per realizzare operazioni di rotazione ad alta velocità. L'azionamento del mandrino assicura la coerenza di ogni rotazione e la stabilità durante la rimozione del materiale.

Quando si sceglie un tornio CNC, è importante considerare l'idoneità del mandrino per esigenze specifiche, come il tipo di cuscinetto (a rulli o a sfere), le capacità di RPM, la potenza erogata e le caratteristiche operative per vari progetti.

Mandrini

I mandrini sono dispositivi automatici utilizzati sui torni CNC per trattenere i pezzi. Sono fissati alla fantina ma non sono integrati in essa.

È possibile utilizzare diversi tipi di mandrino, compresi quelli universali a tre griffe, in base alle esigenze di lavorazione, alle forme dei pezzi e alle forze di serraggio richieste.

La maggior parte dei torni è dotata di un sistema di presa del lavoro standard con un mandrino a tre griffe e un sistema di azionamento idraulico.

Letto

Il basamento funge da base per la macchina. Consente un movimento fluido del carrello e della contropunta lungo l'asse del mandrino.

I letti sono comunemente realizzati con materiali come la ghisa, l'acciaio dolce, la ghisa duttile o un tipo di Granitan noto per le sue qualità di smorzamento delle vibrazioni.

Questa struttura robusta aumenta la stabilità, fornendo un solido supporto a componenti come la torretta portautensili, soprattutto quando si tratta di carichi pesanti derivanti dalla lavorazione.

Carrozze

I torni CNC utilizzano carrelli per controllare i movimenti dell'utensile da taglio con precisione programmata.

Il carrello, composto da una sella e da un grembiule, facilita il movimento lineare lungo l'asse X o l'asse Z. Questa sincronizzazione garantisce risultati dimensionali precisi nella produzione dei pezzi, riducendo l'usura degli utensili.

I carrelli supportano anche utensili pesanti, riducendo al minimo l'usura rispetto ai vecchi torni manuali. Migliorano la produttività consentendo un rapido cambio di configurazione tra le unità modulari, eliminando i tempi di inattività e riducendo il coinvolgimento dell'operatore in operazioni specifiche.

Utensili da taglio

I torni CNC utilizzano utensili da taglio montati su varie parti del tornio come la fantina, il carrello e la torretta portautensili.

Questi utensili, tra cui punte da trapano, frese a candela, frese per spianare, alesatori, utensili per filettare e godronare, sono disponibili in diverse forme e dimensioni per specifiche attività di lavorazione.

Pannello di controllo

Il pannello di controllo è il componente centrale di una macchina CNC. Gli operatori devono comprenderne le funzioni per interagire con la macchina.

Include uno schermo e una tastiera per la programmazione dei comandi. I pulsanti, le manopole e i tasti del pannello consentono di controllare diversi aspetti della lavorazione, come la direzione del movimento, la velocità di avanzamento del materiale e il numero di giri.

Il progetto comprende monitor per la visualizzazione dei programmi, un chip di controllo con dati sulle operazioni del macchinario e pedali per l'inserimento manuale, se necessario.

Torrette portautensili

Le torrette portautensili consentono di posizionare facilmente vari utensili da taglio. Questi portautensili rotanti possono contenere più utensili in una torretta rotante o in un supporto fisso.

Entrambe le configurazioni riducono i tempi di impostazione tra un'operazione e l'altra, consentendo tempi di ciclo più rapidi e una maggiore precisione nella produzione di prodotti di alta qualità.

Pedaliera

I pedali sono comunemente utilizzati per assistere gli operatori nelle operazioni di carico e scarico dei materiali e per controllare funzioni come l'apertura e la chiusura del mandrino.

Questi pedali offrono un controllo preciso, migliorando l'efficienza, la sicurezza e la precisione delle operazioni di lavorazione. Nonostante la loro natura apparentemente semplice, i pedali forniscono un controllo raffinato su processi complessi, consentendo un facile accesso durante la manutenzione o altre attività.

Otto tipi principali di macchine di tornitura CNC

Esistono vari tipi di torni CNC, ciascuno progettato per applicazioni e requisiti di lavorazione specifici. Ecco otto tipi principali:

Centri di tornitura orizzontali

I centri di tornitura orizzontali consentono di alimentare i materiali dal lato sinistro e di lavorarli da entrambi i lati utilizzando un processo di taglio a punto singolo con utensili rotanti.

Questo approccio produce in modo efficiente pezzi intricati con dettagli precisi in grandi quantità, rendendolo una scelta popolare per la produzione di massa.

Sono dotati di potenti mandrini che ruotano ad alta velocità, controllando più frese sullo stesso portautensili. In questo modo, operazioni come la sfacciatura, la scanalatura, la foratura e la filettatura possono essere eseguite senza problemi, senza la necessità di regolare manualmente gli utensili.

La fantina dispone di un cambio utensile automatico per regolazioni rapide, riducendo i tempi di inattività quando si producono grandi lotti di componenti.

Centri di tornitura verticali

I centri di tornitura verticali sono macchine CNC utilizzate per la rotazione dei pezzi durante la lavorazione. Questo processo, eseguito in rotazione, consente di eseguire operazioni precise di taglio del metallo, come la foratura e la filettatura.

Queste macchine spesso utilizzano la gravità per assistere l'utensile da taglio, consentendo tagli più profondi rispetto ai torni orizzontali. Alcune configurazioni hanno un design invertito per una migliore accessibilità dell'operatore.

I centri di tornitura verticali offrono vantaggi sfruttando la gravità sulle superfici ruvide, garantendo la precisione.

Torni orizzontali

I torni CNC orizzontali sono il tipo di tornio più comune. Utilizzano un perno orizzontale con varie teste in grado di gestire forme e dimensioni diverse.

Questa versatilità aumenta la precisione in operazioni come l'alesatura e la filettatura. I portautensili montati lateralmente consentono tecniche di orientamento complesse.

Tuttavia, rispetto ai torni verticali, hanno una minore flessibilità dovuta al ruolo della gravità, poiché solo un lato è rivolto verso il basso.

Ciononostante, la possibilità di montare più utensili contemporaneamente rende i torni orizzontali molto desiderabili per i professionisti della lavorazione dei metalli, con un risparmio di tempo rispetto ai metodi tradizionali.

Torni verticali

I torni verticali sono caratterizzati da un mandrino rotante montato verticalmente per la lavorazione di pezzi cilindrici di diverse dimensioni.

Le configurazioni possono variare, con alcuni progetti che utilizzano due mandrini posizionati orizzontalmente o diagonalmente per caricare e scaricare rapidamente il materiale.

Inoltre, i torni verticali possono essere dotati di torrette multiple per migliorare la produzione. Queste macchine funzionano con carrelli e utensili da taglio azionati automaticamente, seguendo istruzioni programmate da un pannello di controllo o da un'interfaccia software del sistema CNC.

Torni CNC a 2 assi

I torni CNC a 2 assi sono macchine controllate da computer che muovono la testa dell'utensile in due direzioni, X e Z. Sono progettati per la tornitura di parti metalliche mediante operazioni di scanalatura, taglio, profilatura e filettatura.

Questi torni sono dotati di un mandrino orizzontale con un mandrino a ciascuna estremità, che li rende adatti a componenti cilindrici di grandi dimensioni.

Eccellono in precisione per i pezzi più piccoli, come le boccole o le guarnizioni dell'albero, ma la loro capacità è limitata al movimento lungo due piani: X e Z.

Pur non avendo la complessità dei torni multiasse, sono efficienti per una lavorazione rapida e precisa, soprattutto per i componenti più piccoli, con una post-elaborazione minima.

Torni CNC multiasse

I torni CNC multiasse sono macchine avanzate progettate per attività di lavorazione di precisione come la foratura, la fresatura e il taglio. Superano i vecchi modelli a 3 assi e le macchine manuali in termini di velocità e flessibilità.

Questi torni sono dotati di 3, 4 o 5 assi e consentono di creare pezzi complessi in un'unica configurazione. Le macchine si muovono in più direzioni, rendendole adatte a varie applicazioni come filettatura, contornatura e foratura su entrambi i lati del pezzo.

Torni CNC di tipo svizzero

I torni CNC di tipo svizzero utilizzano una pinza speciale sul retro della boccola di guida, che consente di lavorare con precisione su componenti di piccole dimensioni, comprese operazioni complesse come la foratura trasversale.

La tecnologia delle boccole di guida impedisce le interferenze tra le parti in movimento, rendendo questi torni ideali per le attività che richiedono un lavoro dettagliato in tempi brevi.

I torni di tipo svizzero sono spesso dotati di caratteristiche quali mandrini multipli, torrette portautensili girevoli e utensili da taglio specializzati per applicazioni in miniatura come microtubi e impianti dentali.

Torni a letto inclinato e a letto piano

I torni a tavola inclinata e a tavola piana sono due tipi di torni CNC progettati per applicazioni specifiche in base alle esigenze di lavorazione e alla complessità dei pezzi.

I torni a bancale inclinato hanno un design inclinato di 30 gradi, che consente loro di contenere pezzi di grandi dimensioni e di ottenere una maggiore precisione nell'illustrazione.

D'altra parte, i torni a bancale piatto sono adatti per lavorazioni pesanti e offrono stabilità per i pezzi più grandi grazie alla loro regione di taglio più lunga.

Entrambi i tipi offrono un'elevata precisione, con velocità del mandrino da 500 a 5500 giri/min, consentendo di ottenere risultati eccellenti in processi quali filettatura, foratura, alesatura e sfacciatura.

Vantaggi dei torni CNC

I torni a controllo numerico sono macchinari preziosi per la produzione di pezzi di precisione, che offrono maggiore accuratezza, ripetibilità e automazione. Questa tecnologia altamente evoluta presenta una serie di vantaggi per il settore industriale.

Precisione e accuratezza

La tornitura CNC garantisce una precisione senza pari grazie all'utilizzo della programmazione a controllo numerico computerizzato (CNC) per controllare gli utensili da taglio. Ciò consente di ottenere finiture uniformi e tolleranze ristrette, riducendo gli scarti e consentendo una produzione efficiente.

Efficienza e produttività

Le macchine CNC superano le operazioni manuali in termini di efficienza e produttività. Funzionano in modo autonomo, producendo componenti di alta qualità senza il costante intervento umano.

L'ottimizzazione iterativa massimizza la produzione, risparmiando risorse e denaro grazie all'aumento delle tirature.

Versatilità nelle operazioni di lavorazione

I torni CNC offrono versatilità nella gestione di componenti di dimensioni e complessità diverse.

Sono adatti a diverse applicazioni industriali, comprese quelle aerospaziali, automobilisticoe la produzione di dispositivi medici. I sistemi di controllo automatizzati garantiscono precisione e ripetibilità dei lotti.

Automazione e riduzione del lavoro manuale

La tecnologia CNC consente un funzionamento autonomo, riducendo la necessità di manodopera. Questo porta a una maggiore produttività e a processi produttivi più snelli.

L'automazione degli utensili migliora ulteriormente l'efficienza, rendendo i torni CNC ideali per le industrie che richiedono dimensioni precise.

Applicazioni dei torni CNC

I torni CNC possono essere utilizzati per vari scopi in un'ampia gamma di settori, dall'aerospaziale al medicale.

Scoprite qui le numerose applicazioni e vedete come possono essere utili al vostro settore!

Industria aerospaziale

• Alloggiamenti per sistemi avionici
• Pale e palette delle turbine dei motori
• Gruppi cardanici degli ugelli
• Vari tipi di meccanismi di macinazione
• Componenti strutturali
• Leghe per l'isolamento termico dei veicoli spaziali
• Rivestimento delle superfici dei veicoli spaziali

Industria automobilistica

• Parti della sospensione
• Motori a combustione
• Luci e componenti di scarico

Industria medica

• Impianti articolari
• Strumenti meccanici per la chirurgia
• Componenti per l'elettronica sanitaria
• Attività di microlavorazione
• Prototipi di nuovi dispositivi medici

Elettronica e tecnologia

• Parti e componenti elettronici
• Microchip
• Schede di circuito

Macchinari e componenti generici

• Parti in plastica personalizzate
• Aste
• Viti

Come si effettua la manutenzione e la cura della macchina CNC?

1. Controllare i livelli di lubrificazione e rifornirli quotidianamente, se necessario, per garantire il buon funzionamento della macchina CNC.
2. Ingrassare le parti che sembrano asciutte per evitare l'attrito e l'usura dei componenti della macchina.
3. Controllare regolarmente la concentrazione del refrigerante e i livelli di riempimento per mantenere le condizioni di lavoro adeguate per la macchina CNC.
4. Mantenere registri di manutenzione accurati e garantire un'adeguata formazione dei dipendenti per gestire efficacemente la manutenzione delle macchine CNC.
5. Un'attenta programmazione, tecnici attenti, ricambi disponibili e una documentazione completa possono aiutarvi a tenere sotto controllo i problemi di manutenzione delle macchine CNC.
6. Durante la manutenzione annuale dei torni a controllo numerico, è necessario concentrarsi sui letti lavorati, sui sistemi idraulici, sui mandrini, sui mandrini e sui portautensili per garantire prestazioni ottimali.
7. Pulire regolarmente tutte le superfici con un panno privo di lanugine o con aria compressa; utilizzare sempre lubrificanti appropriati quando necessario, come raccomandato dal produttore della macchina (consultare il manuale).
8. Lubrificare separatamente i cuscinetti come le teste dei mandrini o ogni azionamento dell'asse mobile seguendo le istruzioni del produttore (consultare il manuale).
9. Affilare regolarmente i bordi degli utensili da taglio per ridurre la forza di torsione durante il taglio del metallo. In questo modo si evitano i danni ai profili delle mortase causati dall'aumento del riscaldamento durante l'alta pressione di taglio, dovuto agli strati di ruggine che collegano i due materiali. Inoltre, assicurarsi che le viti sulle ruote filettate siano ben strette per evitare scatti improvvisi durante la vita dell'utensile.

Conclusione

I torni CNC hanno rivoluzionato il processo di produzione e continuano a essere uno strumento essenziale per molte industrie.

Consentono una maggiore precisione, accuratezza, efficienza, produttività e versatilità nella produzione di forme complesse rispetto ai torni o alle fresatrici manuali.

Automatizzando il processo di rimozione sottrattiva del materiale da un pezzo con una tecnologia avanzata di controllo numerico computerizzato, i centri di tornitura CNC possono realizzare pezzi incredibilmente precisi che richiedono molta meno manodopera rispetto alle tecniche di lavorazione tradizionali.

La tornitura a controllo numerico offre grandi potenzialità tecnologiche ed economiche, in quanto continua a svilupparsi nel tempo.

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