La lavorazione CNC è un processo di produzione in cui un software preprogrammato determina il movimento degli strumenti e dei macchinari della fabbrica. Il processo può essere utilizzato per controllare una gamma di macchinari complessi, da smerigliatrici e torni a frese e fresatrici. Con la lavorazione CNC, le attività di taglio tridimensionale possono essere eseguite con un unico set di istruzioni.
Abbreviazione di “controllo numerico computerizzato”, il processo CNC funziona in contrasto con – e quindi sostituisce – i limiti del controllo manuale, in cui sono necessari operatori dal vivo per sollecitare e guidare i comandi degli strumenti di lavorazione tramite leve, pulsanti e ruote. Per lo spettatore, un sistema CNC potrebbe assomigliare a un normale insieme di componenti di un computer, ma i programmi software e le console utilizzati nella lavorazione CNC lo distinguono da tutte le altre forme di calcolo.
Come funziona la lavorazione CNC?
Quando viene attivato un sistema CNC, i tagli desiderati vengono programmati nel software e dettati agli strumenti e ai macchinari corrispondenti, che eseguono i compiti dimensionali come specificato, proprio come un robot.
Nella programmazione CNC, il generatore di codice all'interno del sistema numerico presuppone spesso che i meccanismi siano impeccabili, nonostante la possibilità di errori, che è maggiore ogni volta che una macchina CNC è diretta a tagliare in più di una direzione contemporaneamente. Il posizionamento di un utensile in un sistema di controllo numerico è delineato da una serie di input noti come part program.
Nelle macchine a controllo numerico i programmi vengono immessi tramite schede perforate. Al contrario, i programmi per le macchine CNC vengono forniti ai computer tramite piccole tastiere. La programmazione CNC viene conservata nella memoria del computer. Il codice stesso è scritto e modificato dai programmatori. Pertanto, i sistemi CNC offrono capacità computazionali molto più ampie. Meglio ancora, i sistemi CNC non sono affatto statici, poiché i prompt più recenti possono essere aggiunti a programmi preesistenti attraverso un codice rivisto.
PROGRAMMAZIONE MACCHINE CNC
Nel CNC, le macchine vengono azionate tramite controllo numerico, in cui un programma software è designato per controllare un oggetto. Il linguaggio alla base della lavorazione CNC viene chiamato anche codice G ed è scritto per controllare i vari comportamenti di una macchina corrispondente, come velocità, velocità di avanzamento e coordinazione.
Fondamentalmente, la lavorazione CNC consente di preprogrammare la velocità e la posizione delle funzioni della macchina utensile ed eseguirle tramite software in cicli ripetitivi e prevedibili, il tutto con poco coinvolgimento da parte degli operatori umani. Grazie a queste capacità, il processo è stato adottato in tutti gli ambiti del settore manifatturiero ed è particolarmente vitale nei settori della produzione di metalli e plastica.
Per cominciare, viene concepito un disegno CAD 2D o 3D, che viene poi tradotto in codice informatico affinché il sistema CNC possa eseguirlo. Dopo che il programma è stato immesso, l'operatore lo esegue una prova per assicurarsi che non siano presenti errori nella codifica.
Sistemi di lavorazione a ciclo aperto/chiuso
Il controllo della posizione è determinato attraverso un sistema ad anello aperto o ad anello chiuso. Nel primo caso la segnalazione corre in un'unica direzione tra il controller e il motore. Con un sistema a circuito chiuso, il controller è in grado di ricevere feedback, il che rende possibile la correzione degli errori. Pertanto, un sistema a circuito chiuso può correggere le 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 i movimenti esatti determinati dal codice G. Se la forza e la velocità sono minime, il processo può essere eseguito tramite un controllo ad anello aperto. Per tutto il resto, è necessario il controllo a circuito chiuso per garantire la velocità, la coerenza e la precisione richieste per le applicazioni industriali, come la lavorazione dei metalli.
La lavorazione CNC è completamente automatizzata
Negli odierni protocolli CNC, la produzione di parti tramite software preprogrammato è per lo più automatizzata. Le dimensioni di una determinata parte vengono definite con un software di progettazione assistita da computer (CAD) e quindi convertite in un prodotto finito reale con un software di produzione assistita da computer (CAM).
Ogni dato 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 una serie di mani robotiche che trasferiscono parti da un’applicazione all’altra, ma con tutto controllato dallo stesso programma. Indipendentemente dalla configurazione, il processo CNC consente una produzione coerente di parti che sarebbe difficile, se non impossibile, replicare manualmente.
LE DIVERSE TIPOLOGIE DI MACCHINE CNC
Le prime macchine a controllo numerico risalgono agli anni '40 quando i motori furono utilizzati per controllare il movimento di utensili preesistenti. Con l'avanzare delle tecnologie, i meccanismi furono migliorati con i computer analogici e, infine, con i computer digitali, che portarono alla nascita della lavorazione CNC.
La stragrande maggioranza degli odierni arsenali CNC sono completamente elettronici. Alcuni dei processi più comuni gestiti da CNC includono la saldatura a ultrasuoni, la perforazione e il taglio laser. Le macchine più frequentemente utilizzate nei sistemi CNC includono quanto segue:
Frese CNC
Le frese CNC sono in grado di funzionare su programmi composti da prompt basati su numeri e lettere, che guidano i pezzi su varie distanze. La programmazione utilizzata per una fresatrice potrebbe essere basata sul codice G o su un linguaggio univoco sviluppato da un team di produzione. Le frese di base sono costituite da un sistema a tre assi (X, Y e Z), sebbene la maggior parte delle frese più recenti possa ospitare tre assi aggiuntivi.
Torni
Nei torni, i pezzi vengono tagliati in direzione circolare con utensili indicizzabili. Con la tecnologia CNC i tagli utilizzati dai torni vengono eseguiti con precisione ed elevata velocità. I torni CNC vengono utilizzati per produrre progetti complessi che non sarebbero possibili su versioni manuali della macchina. Nel complesso, le funzioni di controllo delle frese e dei torni CNC sono simili. Come nel caso dei 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 una taglierina al plasma, il materiale viene tagliato con una torcia al plasma. Il processo viene applicato principalmente ai materiali metallici ma può essere impiegato anche su altre superfici. Per produrre la velocità e il calore necessari per tagliare il metallo, il plasma viene generato attraverso una combinazione di gas aria compressa e archi elettrici.
Macchine a scarica elettrica
La lavorazione a scarica elettrica (EDM), alternativamente denominata lavorazione a tuffo e lavorazione a scintilla, è un processo che modella i pezzi in forme particolari con scintille elettriche. Con l'elettroerosione, si verificano scariche di corrente tra due elettrodi e ciò rimuove sezioni di un determinato pezzo da lavorare.
Quando lo spazio tra gli elettrodi si riduce, il campo elettrico diventa più intenso e quindi più forte del dielettrico. Ciò rende possibile il passaggio di corrente tra i due elettrodi. Di conseguenza, porzioni di un pezzo da lavorare vengono rimosse da ciascun elettrodo. I sottotipi di EDM includono:
● Elettroerosione a filo, in cui l'elettroerosione viene utilizzata per rimuovere porzioni da un materiale elettronicamente conduttivo.
● Elettroerosione a tuffo, in cui un elettrodo e un pezzo da lavorare vengono immersi in un fluido dielettrico allo scopo di formare il pezzo.
In un processo noto come lavaggio, i detriti di ciascun pezzo finito vengono portati via da un dielettrico liquido, che appare una volta interrotta la corrente tra i due elettrodi e ha il compito di eliminare eventuali 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, con applicazioni di acqua ad alta pressione. In alcuni casi, l'acqua viene mescolata con sabbia o qualche altra sostanza fortemente abrasiva. Le parti delle macchine di fabbrica vengono spesso modellate attraverso questo processo.
I getti d'acqua vengono utilizzati come alternativa più fredda per i materiali che non sono in grado di sopportare i processi ad alta intensità di calore 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 ai fini dell'intaglio e del taglio, tra le altre funzioni. Le frese a getto d'acqua vengono utilizzate anche per applicazioni che richiedono tagli molto complessi nel materiale, poiché la mancanza di calore impedisce qualsiasi cambiamento nelle proprietà intrinseche dei materiali che potrebbe derivare dal taglio metallo su metallo.
LE DIVERSE TIPOLOGIE DI MACCHINE CNC
Come hanno dimostrato numerose dimostrazioni video di macchine CNC, il sistema viene utilizzato per realizzare tagli altamente dettagliati da pezzi metallici per prodotti hardware industriali. Oltre alle macchine sopra menzionate, ulteriori strumenti e componenti utilizzati nei sistemi CNC includono:
● Macchine da ricamo
● Fresatrici per legno
● Perforatori a torretta
● Macchine piegafili
● Taglierine per schiuma
● Taglierine laser
● Smerigliatrici cilindriche
● Stampanti 3D
● Tagliavetro
Quando è necessario eseguire tagli complicati a vari livelli e angolazioni su un pezzo da lavorare, tutto può essere eseguito in pochi minuti su una macchina CNC. Finché la macchina è programmata con il codice corretto, le funzioni della macchina eseguiranno i passaggi indicati dal software. A condizione che tutto sia codificato secondo il progetto, una volta terminato il processo dovrebbe emergere un prodotto ricco di dettagli e valore tecnologico.
Orario di pubblicazione: 01-gen-2022
