La lavorazione CNC è un processo di produzione in cui un software pre-programmato determina il movimento di utensili e macchinari di fabbrica. Il processo può essere utilizzato per controllare una vasta gamma di macchinari complessi, dalle rettificatrici e torni alle fresatrici e fresatrici verticali. Con la lavorazione CNC, le attività di taglio tridimensionale possono essere eseguite con un'unica serie di comandi.
Abbreviazione di "controllo numerico computerizzato", il processo CNC si contrappone – e quindi supera – i limiti del controllo manuale, in cui sono necessari operatori in carne e ossa per impartire e guidare i comandi degli utensili di lavorazione tramite leve, pulsanti e manopole. A prima vista, un sistema CNC potrebbe assomigliare a un normale set di componenti di un computer, ma i programmi software e le console impiegati nella lavorazione CNC lo distinguono da tutte le altre forme di elaborazione.
Come funziona la lavorazione CNC?
Quando viene attivato un sistema CNC, i tagli desiderati vengono programmati nel software e impartiti agli utensili e ai macchinari corrispondenti, che eseguono le attività dimensionali come specificato, in modo molto simile a un robot.
Nella programmazione CNC, il generatore di codice all'interno del sistema numerico spesso presume che i meccanismi siano impeccabili, nonostante la possibilità di errori, che è maggiore quando una macchina CNC è incaricata di tagliare in più direzioni contemporaneamente. Il posizionamento di un utensile in un sistema di controllo numerico è delineato da una serie di input noti come part program.
Con una macchina a controllo numerico, i programmi vengono inseriti tramite schede perforate. Al contrario, i programmi per le macchine CNC vengono inviati ai computer tramite piccole tastiere. La programmazione CNC viene conservata nella memoria del computer. Il codice stesso viene scritto e modificato dai programmatori. Pertanto, i sistemi CNC offrono una capacità di calcolo molto più ampia. Soprattutto, i sistemi CNC non sono affatto statici, poiché è possibile aggiungere nuovi prompt ai programmi preesistenti tramite codice revisionato.
PROGRAMMAZIONE MACCHINE CNC
Nella lavorazione CNC, le macchine sono gestite tramite controllo numerico, in cui un programma software è progettato per controllare un oggetto. Il linguaggio alla base della lavorazione CNC è anche noto come codice G ed è scritto per controllare i vari comportamenti della macchina corrispondente, come velocità, avanzamento e coordinamento.
In sostanza, la lavorazione CNC consente di pre-programmare la velocità e la posizione delle funzioni della macchina utensile ed eseguirle tramite software in cicli ripetitivi e prevedibili, il tutto con un coinvolgimento minimo da parte dell'operatore umano. Grazie a queste funzionalità, il processo è stato adottato in tutti gli ambiti del settore manifatturiero ed è particolarmente importante nei settori della produzione di metalli e materie plastiche.
Per prima cosa, viene elaborato un disegno CAD 2D o 3D, che viene poi tradotto in codice informatico per l'esecuzione da parte del sistema CNC. Dopo aver inserito il programma, l'operatore lo esegue una prova per assicurarsi che non vi siano errori nella codifica.
Sistemi di lavorazione a ciclo aperto/chiuso
Il controllo della posizione è determinato tramite un sistema ad anello aperto o ad anello chiuso. Nel primo caso, la segnalazione avviene in una sola direzione tra il controllore e il motore. In un sistema ad anello chiuso, il controllore è in grado di ricevere feedback, che rende possibile la correzione degli errori. Pertanto, un sistema ad anello chiuso può correggere irregolarità di velocità e posizione.
Nella lavorazione CNC, il movimento è solitamente diretto lungo gli assi X e Y. L'utensile, a sua volta, viene posizionato e guidato tramite motori passo-passo o servomotori, che replicano esattamente i movimenti determinati dal codice G. Se la forza e la velocità sono minime, il processo può essere eseguito tramite controllo ad anello aperto. Per tutti gli altri casi, è necessario un controllo ad anello chiuso per garantire la velocità, la coerenza e la precisione richieste per applicazioni industriali, come la lavorazione dei metalli.
La lavorazione CNC è completamente automatizzata
Negli attuali protocolli CNC, la produzione di componenti tramite software pre-programmato è per lo più automatizzata. Le dimensioni di un determinato componente vengono definite tramite software di progettazione assistita da computer (CAD) e poi convertite in un prodotto finito tramite software di produzione assistita da computer (CAM).
Ogni pezzo da lavorare potrebbe richiedere una varietà di macchine utensili, come trapani e frese. Per soddisfare queste esigenze, molte delle macchine odierne combinano diverse funzioni in un'unica cella. In alternativa, un'installazione potrebbe essere composta da diverse macchine e da un set di mani robotiche che trasferiscono i pezzi da un'applicazione all'altra, ma con il tutto controllato dallo stesso programma. Indipendentemente dalla configurazione, il processo CNC consente una produzione di pezzi omogenea che sarebbe difficile, se non impossibile, replicare manualmente.
I DIVERSI TIPI DI MACCHINE CNC
Le prime macchine a controllo numerico risalgono agli anni '40, quando i motori furono impiegati per la prima volta per controllare il movimento di utensili preesistenti. Con il progresso tecnologico, i meccanismi furono potenziati con computer analogici e, in seguito, con computer digitali, che portarono all'avvento della lavorazione CNC.
La stragrande maggioranza degli odierni sistemi CNC è completamente elettronica. Tra i processi CNC più comuni figurano la saldatura a ultrasuoni, la punzonatura e il taglio laser. Le macchine più utilizzate nei sistemi CNC includono:
Fresatrici CNC
Le fresatrici CNC sono in grado di eseguire programmi composti da istruzioni numeriche e alfabetiche, che guidano i pezzi su diverse distanze. La programmazione impiegata per una fresatrice può essere basata sul codice G o su un linguaggio specifico sviluppato da un team di produzione. Le fresatrici di base sono costituite da un sistema a tre assi (X, Y e Z), sebbene la maggior parte delle fresatrici più recenti possa supportare tre assi aggiuntivi.
Torni
Nei torni, i pezzi vengono tagliati in direzione circolare con utensili indicizzabili. Con la tecnologia CNC, i tagli impiegati dai torni vengono eseguiti con precisione e ad alta velocità. I torni CNC vengono utilizzati per produrre progetti complessi che non sarebbero possibili con le versioni manuali della macchina. Nel complesso, le funzioni di controllo delle fresatrici e dei torni CNC sono simili. Come per i primi, i torni possono essere gestiti tramite codice G o codice proprietario univoco. Tuttavia, la maggior parte dei torni CNC è costituita da due assi: X e Z.
Taglierine al plasma
In un taglio al plasma, il materiale viene tagliato con una torcia al plasma. Il processo è principalmente applicato ai materiali metallici, ma può essere impiegato anche su altre superfici. Per produrre la velocità e il calore necessari al taglio del metallo, il plasma viene generato attraverso una combinazione di aria compressa e archi elettrici.
Macchine a scarica elettrica
L'elettroerosione (EDM), nota anche come lavorazione a tuffo o a scintilla, è un processo che modella i pezzi in forme specifiche tramite scintille elettriche. Nell'EDM, le scariche di corrente si verificano tra due elettrodi, rimuovendo così sezioni di un determinato pezzo.
Quando lo spazio tra gli elettrodi si riduce, il campo elettrico diventa più intenso e quindi più forte del dielettrico. Ciò consente il passaggio di corrente tra i due elettrodi. Di conseguenza, porzioni del pezzo in lavorazione vengono asportate da ciascun elettrodo. I sottotipi di EDM includono:
● EDM a filo, in cui l'erosione a scintilla viene utilizzata per rimuovere parti da un materiale elettronicamente conduttivo.
● EDM a tuffo, in cui un elettrodo e il pezzo da lavorare vengono immersi in un fluido dielettrico per formare il pezzo.
In un processo noto come lavaggio, i detriti di ogni pezzo finito vengono rimossi da un dielettrico liquido, che compare quando la corrente tra i due elettrodi si interrompe e ha lo scopo di eliminare ulteriori cariche elettriche.
Taglierine a getto d'acqua
Nella lavorazione CNC, i getti d'acqua sono strumenti che tagliano materiali duri, come granito e metallo, applicando acqua ad alta pressione. In alcuni casi, l'acqua viene miscelata con sabbia o altre sostanze fortemente abrasive. I componenti delle macchine industriali vengono spesso modellati attraverso questo processo.
I getti d'acqua vengono impiegati come alternativa più fredda per materiali che non sono in grado di sopportare i processi ad alta intensità termica di altre macchine CNC. Pertanto, i getti d'acqua vengono utilizzati in una vasta gamma di settori, come l'industria aerospaziale e mineraria, dove il processo è potente per scopi di intaglio e taglio, tra le altre funzioni. Le taglierine a getto d'acqua vengono utilizzate anche per applicazioni che richiedono tagli molto complessi nel materiale, poiché l'assenza di calore impedisce qualsiasi modifica alle proprietà intrinseche del materiale che potrebbe derivare dal taglio metallo su metallo.
I DIVERSI TIPI DI MACCHINE CNC
Come hanno dimostrato numerose dimostrazioni video di macchine CNC, il sistema viene utilizzato per realizzare tagli estremamente dettagliati da pezzi metallici per prodotti hardware industriali. Oltre alle macchine sopra menzionate, altri utensili e componenti utilizzati nei sistemi CNC includono:
● Macchine da ricamo
● Fresatrici per legno
● Punzonatrici a torretta
● Macchine piegatrici di fili
● Taglierine per schiuma
● Taglierine laser
● Rettificatrici cilindriche
● Stampanti 3D
● Tagliavetro
Quando è necessario eseguire tagli complessi su un pezzo in lavorazione a vari livelli e angolazioni, tutto può essere eseguito in pochi minuti su una macchina CNC. A condizione che la macchina sia programmata con il codice corretto, le funzioni della macchina eseguiranno i passaggi come indicato dal software. A condizione che tutto sia codificato secondo il progetto, al termine del processo dovrebbe emergere un prodotto di alto livello tecnologico e di elevato livello qualitativo.
Data di pubblicazione: 31-03-2021
